مدار کوانتایزر (Quantizer Circuit)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مدار کوانتایزر (Quantizer Circuit) :
مدار کوانتایزر (Quantizer Circuit) دومین گام در فرآیند تبدیل آنالوگ به دیجیتال است. این مدار یک سیگنال با دامنه پیوسته (آنالوگ) را دریافت کرده و آن را به نزدیک ترین سطح از یک مجموعه سطوح گسسته (سطوح کوانتیزاسیون) نگاشت می کند. به عبارت دیگر، کوانتایزر دامنه پیوسته را به یک دامنه گسسته تبدیل می کند. این عمل ذاتا با خطا همراه است که به آن خطای کوانتیزاسیون (Quantization Error) می گویند.
عملکرد: فرض کنید یک سیگنال آنالوگ بین ۰ تا ۵ ولت داریم و می خواهیم آن را با یک کوانتایزر ۳ بیتی کوانتیزه کنیم. ۳ بیت به معنای
\[ 2^3 = 8 \]سطح گسسته است. این سطوح معمولا به طور یکنواخت در محدوده ولتاژ پخش می شوند: ۰، ۰.۶۲۵، ۱.۲۵، ۱.۸۷۵، ۲.۵، ۳.۱۲۵، ۳.۷۵، ۴.۳۷۵ ولت. هر ولتاژ ورودی به نزدیک ترین یکی از این ۸ سطح گرد می شود. تفاوت بین ولتاژ اصلی و سطح کوانتیزه شده، خطای کوانتیزاسیون است که حداکثر مقدار آن نصف فاصله بین دو سطح است (اینجا ۰.۳۱۲۵ ولت).
پارامترهای مهم:
⭐ تعداد سطوح کوانتیزاسیون (Resolution): تعداد بیت ها (N) تعیین کننده تعداد سطوح است (
\[ 2^N \]). رزولوشن بالاتر به معنای خطای کوانتیزاسیون کمتر است.
⭐ خطای کوانتیزاسیون (Quantization Error): یک نویز غیرقابل اجتناب است که به سیگنال اضافه می شود. نسبت سیگنال به نویز کوانتیزاسیون (SQNR) با
\[ SQNR \approx 6.02N + 1.76 dB \]تخمین زده می شود.
پیاده سازی: کوانتایزر به عنوان بخشی از یک ADC پیاده سازی می شود. در ADCهای نوع فلش (Flash ADC)، کوانتایزر با استفاده از یک بانک مقایسه کننده (Comparator Bank) پیاده سازی می شود. در ADCهای نوع SAR یا سیگما-دلتا، کوانتایزر به صورت دیجیتال در الگوریتم تبدیل تعبیه شده است.
