O ruído de quantificação é um aspecto inerente dos sistemas de processamento de sinais digitais (DSP) e resulta da aproximação de sinais contínuos com níveis discretos durante a conversão analógico-digital. Calcular a potência de ruído de quantização ajuda a projetar sistemas com desempenho ideal e compreender as limitações impostas pela quantização.

Entendendo o Ruído de Quantização

O ruído de quantificação é a diferença entre o sinal de entrada e sua saída quantizada. Geralmente é modelado como uma fonte de ruído aditivo com uma distribuição uniforme, assumindo que o erro de quantização é independente do sinal de entrada.

Calculando a Potência Ruído de Quantização

A potência de ruído de quantização pode ser calculada utilizando a fórmula:

QNP = Δ2 / 12

onde Δ é o tamanho do passo de quantização. O tamanho do passo é determinado pela faixa do sinal de entrada dividido pelo número de níveis de quantização:

Δ = (Vmax - Vmin[) / L

Aqui, Vmax e Vmin[[] são as tensões de entrada máxima e mínima, e L[] é o número de níveis de quantização, que é tipicamente uma potência de dois.

Cálculo de Exemplo

Suponha que o sinal de entrada varia de - 1V a 1V, e é usado um ADC de 8 bits. O número de níveis é:

  • L = 2[8 = 256 níveis

O tamanho do passo é:

Δ = (1 - (-)) / 256 = 2 / 256 □ 0,0078V[]

A potência de ruído de quantização é:

QNP . (0.0078)2 / 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .