Квантирование шума является неотъемлемым аспектом систем цифровой обработки сигналов (DSP). Это результат приближения непрерывных сигналов с дискретными уровнями во время аналого-цифрового преобразования. Расчет мощности шума квантования помогает в проектировании систем с оптимальной производительностью и пониманием ограничений, налагаемых квантованием.

Понимание шума квантования

Квантирующий шум — это разница между входным сигналом и его квантованным выходом.Он обычно моделируется как дополнительный источник шума с однородным распределением, предполагая, что ошибка квантования не зависит от входного сигнала.

Вычисление квантирования шумовой мощности

Потенциал шума квантования можно рассчитать по формуле:

QNP = Δ2 / 12

где Δ — размер шага квантования. Размер шага определяется диапазоном входного сигнала, деленным на число уровней квантования:

Δ = (Vmax — Vmin) / L

Здесь Vmax и Vmin являются максимальными и минимальными входными напряжениями, а L — это число уровней квантования, которое обычно составляет мощность двух.

Пример расчета

Предположим, что входной сигнал находится в диапазоне от -1В до 1В, и используется 8-битный ADC. Число уровней:

  • L = 28 = 256 уровней

Размер шага составляет:

Δ = (1 - (-1)) / 256 = 2 / 256 ≈ 0,0078V

Потенциал шума квантования:

QNP ≈ (0.0078)2 / 12 ≈ 5.07 × 10-6 V2