什么是量化器 量化器的定义及作用

什么是量化器

量化器是一种用来将连续信号转换成离散信号的电路或设备。量化器是数字信号处理系统中的一个关键部分，它将模拟信号按照一定的规则进行离散化，从而实现数字信号处理。

量化器的原理

量化器的原理是利用一定的规则，将连续的模拟信号离散化成数字信号。这个规则也被称为量化器特征。量化器将连续的信号分成若干个小区间，然后将每个小区间内的信号近似地用一个数字表示。这个数字就是量化器输出的数字信号。

在量化器的输出端，每个数字信号都是由一个二进制编码表示的，编码位数与每个小区间的宽度有关。编码位数越多，数字信号的表示精度也就越高。但同时，编码位数的增加也意味着量化器的硬件成本会增加。

量化器的类型

根据量化器特征的不同，量化器可以分为线性量化器和非线性量化器两种类型。

线性量化器

线性量化器是指将连续模拟信号的幅度与其数字信号输出值之间的关系是线性的量化器。线性量化器采用线性刻度来进行量化，它所输出的每个数字信号的值之间的间隔相等。

如：一台 12 位线性量化器，它的输出数字信号值为 $n$，可以表示的模拟信号范围为 $[-V_{ref},+V_{ref}]$。则 $n$ 的变化范围为 $0 \sim 2^{12}-1$，每个数字信号的值代表的模拟信号的变化范围为 $\Delta V = \dfrac{2V_{ref}}{2^{12}-1}$。

非线性量化器

非线性量化器是指将连续模拟信号的幅度与其数字信号输出值之间的关系是非线性的量化器。非线性量化器采用非线性刻度来进行量化，它所输出的数字信号的值之间的间隔不相等。

非线性量化器可以为特定的信号提供更优秀的定量效果，但同时也会增加硬件实现的复杂度和成本。非线性量化器在一些需要对特定输入信号定制的场合中，具有很强的实际应用价值。