11.2. Квантование сигнала

Операция квантования непрерывной величины состоит в том, что множество ее возможных значений заменяется определённым конечным числом значений. Существующие устройства квантования обычно осуществляют равномерное квантование сигналов, при котором границы интервалов квантования размещаются равномерно в заданном диапазоне значений сигнала, а значения уровней квантования располагаются посередине между этими границами.

r = (umax - umin)/∆u,

где umax и umin – максимальная и минимальная амплитуды дискретизируемого сигнала. Пороги квантования разбивают интервал (umax - umin) на (r + 1) подинтервалов – уровней квантования.

Отсчет непрерывного процесса в АЦП преобразуется в двоичный код из m разрядов, каждый из которых представлен нулем или единицей. Число разрядов определяется числом уровней квантования:

m = [log2(r + 1)].

При обработке, когда требуется осуществлять цифровую фильтрацию сигналов и компенсацию помех, число уровней квантования нужно увеличивать, чтобы уменьшить по возможности искажения сигналов и помех. На практике часто выбирают ∆u = umin ≈ σш, где σш2 – дисперсия собственного шума приемника. При этом число порогов квантования равно r = d - 1, где d = umax/σш – динамический диапазон аналоговой части приемника. Отсюда получаем требуемое число разрядов кода и соответственно число разрядов АЦП:

m = [log2d].

Следующий шаг в преобразовании сигнала состоит в переводе квантованного сигнала в цифровой сигнал. Эта операция называется кодированием сигнала.