Переход от аналогового сигнала к цифровому. Квантование сигнала

Дискретный сигнал представляет собой последовательность отсчета через некоторые промежутки времени. Отсчеты, как правило, берут через равный промежуток времени, называемый шагом дискретизацию. Отсчеты сигнала обычно представляется в некоторой ступенчатой форме. Ступенчатое представление сигнала называется дискретизацией. Дискретизация по времени называется выборкой. Дискретизация по уровню называется квантованием. Если сигнал, подвергнутый квантованию по времени и по значению затем представить в цифровом виде, то такое преобразование называется аналогово-цифровым преобразованием. Процесс дискретизации по уровню и по времени показан на (рис.26).

Каждому уровню аналогового сигнала ставится в соответствие двоичное число. В нашем примере мы используем 8 уровней квантования и трехразрядные двоичные числа. Таким образом мы перешли от аналогового сигнала к последовательности двоичных чисел. Цифровой сигнал существует только в дискретных во времени точках и может принимать в каждой сигнал с непрерывной амплитудой из точек только одно их значений, где - разрядность АЦП. Процесс аналого-цифрового преобразования состоит из следующих этапов:

1. В начале сигнал дискретизируется, то есть преобразуется в дискретный по времени.

2. Амплитуда каждого дискретного отсчета квантуется в один из уровней. - число бит, через которое АЦП представляет значение сигнала.

3. Дискретные уровни амплитуды кодируются в виде двоичных слов, каждое из которых имеет длину бит.

Операцию дискретизации аналогового сигнала можно описать, введя в рассмотрение функцию . Данная функция представляет собой последовательность - импульсов, следующих через равные промежутки времени.

Осциллограмма функции показана на (рис. 27).

Операция перехода от аналогового сигнала к дискретному сводится к перемножению сигнала и дискретизирующей последовательности, вместо которой обычно используются остроконечные импульсы. Такая операция называется стробирование.

Переходными формами от аналогового сигнала к цифровым являются сигналы с импульсной модуляцией. Импульсы могут иметь одинаковую длительность, но амплитуда может быть пропорциональна отсчетным значениям дискретизированного сигнала. Такой виз преобразования называется амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ). Если амплитуда импульсов постоянна, а их длительность пропорциональна мгновенному значению аналогового сигнала, то получается широтно-импульсная модуляция (ШИМ). ШИМ и АИМ сигнала показаны на (рис. 28).