Wat is het verschil tussen een kwantiseerder en een encoder in een analoog-digitaalomzetter?


Antwoord 1:

Er zijn drie stappen voor het omzetten van een analoog naar digitaal signaal. De eerste is dat het signaal moet worden bemonsterd. Het bemonsterde signaal moet worden gekwantiseerd en vervolgens worden gecodeerd tot een binaire code zodat het verder op het podium kan worden verwerkt.

Neem bijvoorbeeld een 1-bit digitizer (omdat dit het meest eenvoudige geval is). Het standaard monsterhoudcircuit wordt hieronder weergegeven:

Op basis van de snelheid van de klok, wordt het signaal dat binnenkomt van terminal AI opgeslagen in de condensator, wanneer de schakelaar op "ON" staat. Wanneer deze UIT is, ontlaadt de condensator, dus verschijnt de spanning opgeslagen in de condensator (met enige versterking) aan de uitgang AO.

Nu, de volgende stap, kan kwantisatie worden voorgesteld als bemonstering in het domein "Amplitude". Voor de eenvoud nemen we een kwantitator van 1 bit aan, die neerkomt op een vergelijkingscircuit:

Nu, als iemand het bemonsteringsproces afbreekt, is de benadering als volgt:

uitgang = 1 * Spanning op t = n * ts

uitgang = 0 * Spanning op andere momenten.

Als je goed oplet, zul je merken dat de output alleen op integrale tijdstippen gelijk zal zijn aan de ingangsspanning.

Pas nu hetzelfde toe op onze 1 bit-kwantiseerder. Omdat de kwantiseerder slechts één bit heeft, kan deze maximaal 2 niveaus hebben. Een eenvoudige kwantiseerder is dus een vergelijkingscircuit. Wanneer de ingang groter is dan 0, geeft deze een hoge spanning af, gelijk aan de voedingsspanning van de comparator; aarde wanneer de ingang <0 is. Nu hebt u ervoor gezorgd dat uw ingangsspanning op een van deze twee spanningen blijft staan. Met andere woorden, je hebt het gekwantificeerd. Maar dit signaal bevindt zich nog steeds in het discrete tijdsdomein en is nog niet omgezet in een 'puur' digitaal signaal. Een puur digitaal signaal moet de vorm hebben van binaire code voor digitale systemen verderop in de signaalketen om het verder te verwerken.

Deze stap wordt uitgevoerd in de encoder. In het geval van 1 bit verdubbelt de Quantizer ook als de encoder, omdat deze alleen direct een binaire output geeft. Maar in een iets gecompliceerder twee-bit 4-niveausysteem, zullen er twee comparators zijn, die de input vergelijken met 3 verschillende niveaus en deze kwantiseren naar spanningsniveaus tussen de 4 geaccepteerde “quanta's”. Vervolgens worden deze signalen gecodeerd met behulp van combinatielogica om 4 binaire codes uit te brengen, elk voor een niveau van 00 tot 11.

Hetzelfde concept kan ook worden toegepast voor ADC's met hogere bitresoluties.