根据采样定理对于频带有限（设最高频率为fm）的模拟信号，当采样率先fs>2fx时就可以保证采样信号无失真地保持原模拟信号的全部信息，即可重现原模拟信号。如果采样率低于2fx就会发生频域的混叠失真。在实际的情况中，大多数模拟信号不是频带有限，所以，在一般情况下首先要使模拟信号通过一个截止频率不高于0 .5fs的滤波器，使其成为一个限带信号。然后，对其采样就可以保证无混叠失真，所以，该低通滤波器又叫抗混叠滤波器。
在本部分系统当中，A/D转换器是MAX1246，通过McBSP串口0进行数据采集。D/A转换器件是MAX531，通过McBSP串口1，进行数据发送。采样率fs是通过对McBSP的采样率发生器进行编程得到的，其中，CLKG是数据位时钟；FSG是帧同步时钟；CLKGDV是一个数据位时钟所含的输入时钟数；FPER是一个帧周期所包含的数据位时钟数；FWID是以数据位时钟为单位的有效帧脉冲宽度，采样率发生器的输入时钟CLDSRG有两个来源，这是由CLKSM控制的。CLKSM=0，选择片内的CPU时钟（CPU clock）作为采样率发生器的输入时钟；CLKSM=1，选择芯片外部的时钟源（由引脚CLKS接入）作为采样率发生器的输入时钟。
通过比较输出的波形与所选的TMSVC5410内部信号发生器的输入信号，可知能否实现无失真的输出。
3.2.1.3语音输入与输出的设计结果
图11输出信号基本无失真地保持原模拟输入信号
由输出的波形与信号发生器输入的正弦波信号比较，即可知实现了课题目标。支持语音输入和语音输出，并且可以保证输出的模拟信号与原模拟信号基本一致，如图11。这是因为设定的采样率满足抽样定理，符合了理论要求。
3.2.2 A律压缩
要想理解和实现A律压缩，先要了解量化与编码的基本原理。
3.2.2.1量化的基本原理
量化是对经抽样得到的瞬时值进行幅度离散，即指定Q个规定的电平，把抽样值用最接近的电平表示。
模拟信号经过抽样后，虽然在时间上离散了。但是，抽样值脉冲序列幅度仍然取决于输入模拟信号，幅度取值是任意的，无限的（即连续的）。它仍然属于模拟信号，不能直接进行编码，因此就必须对它进行变换，使其在幅度取值上离散化，这就是量化的目的。
从量化结果可见，是用Q个电平取代抽样值的一种近似，近似的原则就是量化原则，量化中电平数越大，Xq（t）就越近X（t）。Xq(t)与X (t)的误差称为量化误差。根据量化原则，量化误差不能超过±1/2量化间隔（D），而量化级数目越多，D值越小，量化误差也越小。量化误差一旦形成，在接收端无法去掉，它与传输距离，转出次数无关，又称为量化噪声。
衡量量化性能好坏的常用指标是量化信噪功率比（Sq/Nq）。其中Sq表示信号功率，Nq表示由量化误差产生的功率，（Sq/Nq）越大，说明量化性能越好。
量化间隔均匀的这种量化称为均匀量化，还有一种量化间隔不均匀的量化称为非均匀量化。非均匀量化克服了均匀量化的缺点，是语音信号实际应用量化方式，也是本设计的重点，将重点介绍非均匀量化。
非均匀量化是一种在整个动态范围内量化间隔不相等的量化。在信号幅度小时，量化间隔划分得小；信号幅度大时，量化间隔也划分得大。为提高小信号的信噪比，适当减少大信号的信噪比，并使平均信噪比提高，可获得较好的语音信号接收效果。
实现非均匀量化的方法之一是采用压缩扩张技术，它的基本思想是在均匀量化之前先让信号经过一次压缩处理，对大信号进行适当的压缩而对小信号进行较大的放大，信号经过这种非线性压缩电路处理后，改变了大信号和小信号之间的比例关系，大信号的比例基本不变或变得较小，而小信号相应的增大，即“压大补小”。这样，对通过压缩器处理的信号再进行均匀量化，量化的等效结果就是对原信号进行非均匀量化。在接收端将收到的相应信号进行扩张，以恢复原始信号原来的相对关系，扩张特性与压缩特性相反。
在PCM技术的发展过程中，曾提出过许多压缩方法，目前数字通信系统中常采用两种压缩技术。一种是以μ作为参数的压缩特性，称为μ律压缩特性，另一种是以A作为参数的压缩特性，叫A律压缩特性。
数字压缩技术，这是一种通过大量的数字电路形成的若干段折线，并用这些折线来近似A律或μ律压缩特性，从而达到压缩目的的方法。
用折线作压缩特性，它即不同于均匀量化的直线，又不同于对数压缩特性的光滑曲线。虽然总的来说用折线作压缩特性是非均匀量化的，但它既有非均匀量化（不同折线有不同斜率）。又有均匀量化（同一折线的小范围内）。有两种常用的数字压缩技术：一种是13折线A律压缩，它的特性近似A=87.6的A律压缩特性。另一种是15折线μ律压缩，其特性近似为μ=255的μ律压缩特性。13折线A律主要用于英、法、德与欧洲各国的PCM 30-32路基群中，我国的PCM30/32路基群也采用13折线A律压缩律，15折线μ律主要用于美国，加拿大和日本等国的PCM-24路基群中，CCITT建议G.711规定上述两种折线近似压缩率为国际标准，目前在国际间数字系统相互联接时，要以A律为标准，我们在这里主要说明13折线A律压缩特性。
13折线A律，是从不均匀量化的基点出发，设法用许多折线来逼近A律的压缩特性。设在直角坐标系中x轴y轴分别表示输入信号和输出信号，并假定输入信号和输出信号的最大取值范围都是+1至-1，即都是归一化的，现在，把X轴的区间（0.1）不均匀地分成8段,分段的规律是每次1/2取一段,即:首先以1/2至1为一段;再将余下的0至1/2平分,取1/2至1/4为一段；再将余下的1/4至0平分，取1/8至1/4为一段；……直至分成8段为止。
图12 13折线A律非均匀量化X轴
由此可见这8段长度由小到大依次为1/128、1/128，1/64，1/32，1/16，1/8，1/4和1/2，其中第一、第二、两段长度相等，都是1/128。在上述8段之中，每一段都是再均匀地分成16等份，每一等份就是一个量化级，要注意在每一段内，这些等份之间（16个量化级之间）长度是相等的，但是，在不同的段内，这些量化级又是不相等的。因此，输入信号的取值范围从0至1总共被划分为16*8=128个不均匀的量化级。可见，用这样的分段方法就可使输入信号形成一种不均匀量化分级，它对小信号分得细，最小量化级（第一、二段的量化级）为（1/128）* (1/16)=1/2048,对大信号的量化级分得粗，最大量化级为（1/2）*（1/16）=1/32。一般最小量化级为一个量化单位，用D表示，可以计算出输入信号的取值范围0至1总共被划分为2048D。
将Y轴也分成8段，不过是均匀地分8段，Y轴的每一段又均匀地分成16等份，每一等份就是一个量化级，于是Y 轴的区间（0、1）就被分为128个均匀量化级，每个量化级均为1/128。
将X轴的8段和Y轴的8段各相应段的交点连结起来，于是就得到8段直线组成的折线，由于Y轴是均匀分成8段的，每段长度为1/8，而X轴是不均匀分成8段的，每段长度不同，因此，可分别看到8段直线线段的斜率。
可见第1，2段斜率相等,因此可看成一条直线段,实际上得到7条斜率不同的折线。以上分析是对正方向的情况。由于输入信号通常有正负两个极性，因此，在负方向上也有与正方向对称的一组折线。因为正方向的第1，2段与负方向的第1，2段具有相同的斜率，于是我们可将其依次连成一条直线段，正、负方向可得到13段直线，由此13段组成的折线，称为13折线。
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