量化和編碼
發(fā)布時(shí)間:2013/10/20 12:50:27 訪問次數(shù):6221
采樣保持得到的脈沖信號(hào)在時(shí)間上是離散的,FQPF6N60C但還不是數(shù)字信號(hào),數(shù)字信號(hào)在數(shù)值上也必須是離散的,因此必須對其進(jìn)行量化。所謂量化,就是把采樣電壓轉(zhuǎn)換為以某個(gè)最小單位電壓△的整數(shù)倍的過程。分成的等級(jí)叫做量化級(jí),△稱為量化單位。量化后的結(jié)果稱為量化電平,將量化后的量化電平用二進(jìn)制代碼來表示,這一過程稱為編碼。
量化的方法,一般有舍尾取整法和四舍五入法兩種。舍尾取整的處理方法是:如果輸入電壓V在兩個(gè)相鄰的量化值之間時(shí),取Vi的量化值為(n-l)A。四舍五入的處理方法是:當(dāng)v.的尾數(shù)不足△/2時(shí),舍去尾數(shù);當(dāng)v.的尾數(shù)大于或等于△/2時(shí).則其量化單位在原數(shù)上加一個(gè)△。
不管是那一種量化方法,不可避免的都會(huì)引入量化誤差,舍尾取整法的最大量化誤差為△,而四舍五入法的最大量化誤差為△/2,由于后者量化誤差小,為大多數(shù)ADC所采用。
例如,要想把變化范圍在0~7V之間的模擬信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)時(shí),若采用3位二進(jìn)制編碼時(shí),由于3位二進(jìn)制代碼只能表示23 =8個(gè)數(shù)值,因而必須將模擬電壓按變化范圍分成8個(gè)等級(jí),如圖9.2.7所示。每個(gè)等級(jí)規(guī)定為一個(gè)基準(zhǔn)值,例如0~0.5V為一個(gè)等級(jí),以1V為基準(zhǔn)值,用二進(jìn)制代碼000表示;6.5~7V也是一個(gè)等級(jí),以7V為基準(zhǔn)值,用二進(jìn)制代碼111表示;其他各等級(jí)分別以該級(jí)的中間值為基準(zhǔn),凡屬于某一等級(jí)范圍內(nèi)的模擬電壓值,均取整用該等級(jí)的基準(zhǔn)值表示。如3. 3V,它在2.5~3.5V等級(jí)之間,就用該等級(jí)的基準(zhǔn)值3V來表示,它的二進(jìn)制制代碼為011。顯然,相鄰兩等級(jí)之間的差值A(chǔ)=lV,而各等級(jí)基準(zhǔn)值則為△的整數(shù)倍。模擬信號(hào)經(jīng)過上述處理后,轉(zhuǎn)換成以△為單位的數(shù)字量了。
按上述等級(jí)劃分方法實(shí)際就是舍尾取整法,其最大量化誤差為△/2。顯然,在整個(gè)輸入模擬信號(hào)變化范圍內(nèi),量化等級(jí)分得越多,量化誤差就越小,但是,用來表示量化電平的二進(jìn)制代碼的位數(shù)也就越多,對應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路就越復(fù)雜。究竟需要多少量化等級(jí),應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)換精度要求而定。
采樣保持得到的脈沖信號(hào)在時(shí)間上是離散的,FQPF6N60C但還不是數(shù)字信號(hào),數(shù)字信號(hào)在數(shù)值上也必須是離散的,因此必須對其進(jìn)行量化。所謂量化,就是把采樣電壓轉(zhuǎn)換為以某個(gè)最小單位電壓△的整數(shù)倍的過程。分成的等級(jí)叫做量化級(jí),△稱為量化單位。量化后的結(jié)果稱為量化電平,將量化后的量化電平用二進(jìn)制代碼來表示,這一過程稱為編碼。
量化的方法,一般有舍尾取整法和四舍五入法兩種。舍尾取整的處理方法是:如果輸入電壓V在兩個(gè)相鄰的量化值之間時(shí),取Vi的量化值為(n-l)A。四舍五入的處理方法是:當(dāng)v.的尾數(shù)不足△/2時(shí),舍去尾數(shù);當(dāng)v.的尾數(shù)大于或等于△/2時(shí).則其量化單位在原數(shù)上加一個(gè)△。
不管是那一種量化方法,不可避免的都會(huì)引入量化誤差,舍尾取整法的最大量化誤差為△,而四舍五入法的最大量化誤差為△/2,由于后者量化誤差小,為大多數(shù)ADC所采用。
例如,要想把變化范圍在0~7V之間的模擬信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)時(shí),若采用3位二進(jìn)制編碼時(shí),由于3位二進(jìn)制代碼只能表示23 =8個(gè)數(shù)值,因而必須將模擬電壓按變化范圍分成8個(gè)等級(jí),如圖9.2.7所示。每個(gè)等級(jí)規(guī)定為一個(gè)基準(zhǔn)值,例如0~0.5V為一個(gè)等級(jí),以1V為基準(zhǔn)值,用二進(jìn)制代碼000表示;6.5~7V也是一個(gè)等級(jí),以7V為基準(zhǔn)值,用二進(jìn)制代碼111表示;其他各等級(jí)分別以該級(jí)的中間值為基準(zhǔn),凡屬于某一等級(jí)范圍內(nèi)的模擬電壓值,均取整用該等級(jí)的基準(zhǔn)值表示。如3. 3V,它在2.5~3.5V等級(jí)之間,就用該等級(jí)的基準(zhǔn)值3V來表示,它的二進(jìn)制制代碼為011。顯然,相鄰兩等級(jí)之間的差值A(chǔ)=lV,而各等級(jí)基準(zhǔn)值則為△的整數(shù)倍。模擬信號(hào)經(jīng)過上述處理后,轉(zhuǎn)換成以△為單位的數(shù)字量了。
按上述等級(jí)劃分方法實(shí)際就是舍尾取整法,其最大量化誤差為△/2。顯然,在整個(gè)輸入模擬信號(hào)變化范圍內(nèi),量化等級(jí)分得越多,量化誤差就越小,但是,用來表示量化電平的二進(jìn)制代碼的位數(shù)也就越多,對應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路就越復(fù)雜。究竟需要多少量化等級(jí),應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)換精度要求而定。
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