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“AD转换、量子化、分辨率、信噪比、动态范围”

将从传感器得到的电压信号等模拟信号以特定的频率采样并数值化称为模数变换。
(analogue-to-digitalconversion)

模数转换的精度以数字位数表示,通常表示为8位二进制数字 (位) 。
8bit中的1bit用于符号 (极性),因此最大振幅为1时,最小刻度为2^-7 (1/128) 。如果将该最小刻度视为最小单位,则可以用其几倍来表示数值,因此将其与量子进行比较,在用量子的数量表示的意义上,将AD转换称为量化 (幅度量化) 还有。
另外,如果使用分解能这一用语的话,模数变换从能够将最大1的振幅分解为几个阶段的意思来表示为分解能8bit的256灰度,分解能10bit的1024灰度等。

连续波形经过AD变换,量化后的数据不会比最小刻度更精细,因此量化后的数据与实际值会产生差异。
误差称为量化误差,由误差引起的波形失真称为量化失真。从原始波形来看,这被认为是增加了量化误差的噪声。我们可以看到,为了减少量化误差,采用更多的位数。

SN比 (也称为S/N,通常用dB表示) 是信号功率与噪声功率之比,用于表示噪声的程度。
将量化误差表示为S/N时,可用下式求出。

S/N=6b+4.8-20LogP
b:2进制位数 (含1位极性)
P:信号的最大振幅与平均振幅之比

正弦波中P=√2 (请理解为取2的路径)
b=16bit的情况下计算

 S/N=97.8 dB

一般来说,S/N比越高,音质和画质就越高,音频CD为90dB,视频VHS为45dB。

动态范围与S/N类似,但“放大电路等能够处理的最大信号和最小信号的大小之比,以dB为单位表示。”。
以模数转换器为例,量子化失真和比包含该失真的放大电路本身所具有的自噪声小的信号被埋没在噪声中,无法判断是信号还是噪声。它是最小信号与最大振幅1的比率,可以清楚地识别为大于自噪声的信号。

好吧,我写了一些我不理解的东西,但上一期答案的关键词是“动态范围和大S/N”。数字示波器等测量仪器可以根据波形振幅改变电压范围。这就需要调整电压范围,使波形振幅尽可能充满画面 (模数变换的振幅为1),设定适当的电压范围,使动态范围、S/N变大。只观察DC和AC混合的信号的AC分量时,选择AC结合,设定适合其最大振幅的电压范围进行测量,将成为最佳的测量状态。

(摘自2001年12月21日发行的电子邮件杂志)