模数转换器的量化方式 模数转换器量化分析

模数转换的量化方式

模数转换的量化方式有定点量化、浮点量化和离散量化。定点量化是指将模拟信号转换为有限的离散等级，以表示信号的幅值；浮点量化是指将模拟信号转换为有限的离散等级，以表示信号的幅值和相位；离散量化是指将模拟信号转换为有限的离散等级，以表示信号的幅值、相位和频率。

模数转换器量化量化分析

连续信号（电压或电流）通过模数转换器转换为由离散逻辑电平表示的数字序列，将大量值转换为较小或离散值集的过程称为量化。 ADC可以在数学上表示为量化大域函数以产生较小域函数。

模数转换过程

模数转换过程由上述等式在数学上描述。输入电压Vin被描述为一系列位b N-1.。.b 0.在此公式中，量化水平的数量由 2 N 表示。从表面上看，更多的量化水平似乎可以更准确地对原始模拟信号进行数字再现。由于每个量化电平反映的幅度范围较低，因此如果我们可以用1024个量化电平而不是256个来表示信号，则可以提高ADC的精度。

可以有效地转换为精确数字表示的最大输入电压由Vref表示。因此，V ref 大于或等于 V in 的最大值至关重要。但是，请记住，远高于 V 的值将导致代表原始信号的量化水平降低。例如，如果我们知道我们的信号永远不会超过2.4 V，那么5 V的基准电压将是低效的，因为我们将使用超过一半的量化电平。

连续信号的量化

模数转换器量化误差

原始信号与信号离散表示之间的差异称为量化误差。

量子描述

量子可以如上所示定义，A 表示振幅，信号范围为 A 到 -A。数字 N 表示信号量化到的位数。

现在是时候看看量化对ADC意味着什么了，我们已经研究了量化。我们需要做更多的数学运算来做到这一点。量化误差由下面的公式描述。

量化误差

因此，量化误差的功效可以表征如下。

量化误差中功率的定义

闪耀波的量化

看看上图中的信号。以下公式可用于计算信号的功率。

信号的功率定义

因此，信号量化噪声比（SQNR）可以用分贝表示。该等式表明，在ADC中具有更多的量化电平可以提高SQNR比率。

SQNR的定义

理想ADC的信噪比（SNR）等于SQNR值。不幸的是，其他噪声源与模数转换过程有关。尽管如此，仔细检查和考虑模拟信号以确定您的应用所需的SQNR将有助于做出决定。模数转换器的分辨率是量化位数。

分辨率 - ADC中的量化位数。

在大多数情况下，最好具有可用的最高分辨率。其他因素，如数字领域的资源和成本，通常会限制其分辨率。因此，确定应用所需的最低分辨率至关重要。

模数转换的量化误差与哪些因素有关

模数转换的量化误差与量化精度、量化分辨率、量化噪声、量化偏移等因素有关。