脉冲编码调制—PCM

脉冲编码调制 (PCM) 是模拟信号的数字表示形式，它定期对模拟信号的幅度进行采样。采样的模拟数据被改变为二进制数据，然后由二进制数据表示。PCM 需要非常精确的时钟。每秒的样本数（范围从 8,000 到 192,000）通常是模拟波形最大频率（以赫兹 (Hz) 为单位）或每秒周期数（范围从 8 到 192 KHz）的几倍。

脉冲一词指的是传输线中的脉冲，这是另外两种几乎同时发展的模拟方法的自然结果：脉宽调制和脉冲位置调制，其中每种方法都使用不同宽度或位置的离散信号脉冲。除此之外，PCM 与这些其他形式的信号编码几乎没有相似之处。这些方法在 20 世纪 60 年代初被引入美国，当时电话公司开始将语音转换为数字信号以促进城市之间的传输。

PCM 的基本要素

脉冲编码调制器电路的发射器部分由采样、量化和编码组成，这些部分在模数转换器部分中执行。采样之前的低通滤波器可防止消息信号的混叠。

接收器部分的基本操作是受损信号的再生、解码和量化脉冲串的重建。以下是 PCM 的框图，它代表了发送器和接收器部分的基本元素。

低通滤波器

该滤波器消除了输入模拟信号中存在的高于消息信号最高频率的高频分量，以避免消息信号的混叠。

采样器

这种技术有助于收集消息信号瞬时值的样本数据，从而重建原始信号。根据采样定理，采样率必须大于消息信号最高频率分量W的两倍。

量化器

量化是减少过多比特并限制数据的过程。采样输出提供给量化器时，会减少冗余位并压缩值。

编码器

模拟信号的数字化是由编码器完成的。 它通过二进制代码指定每个量化级别。 这里完成的采样是采样保持过程。 LPF、采样器和量化器这三个部分将充当模数转换器。 编码可以最大限度地减少所使用的带宽。

再生中继器

此部分增加信号强度。通道的输出还设有一个再生中继电路，以补偿信号损失并重建信号，并增加信号强度。

解码器

解码器电路对脉冲编码波形进行解码以再现原始信号。该电路充当解调器。

重构滤波器

在再生电路和解码器完成数模转换之后，使用低通滤波器（称为重建滤波器）来恢复原始信号。

因此，脉冲编码调制器电路将给定的模拟信号数字化、编码并采样，然后以模拟形式传输。以相反的方式重复整个过程以获得原始信号。