均匀量化与非均匀量化在A/D变换中的应用

设模拟抽样信号的取值范围在－V～V 之间，量化电平数为 L，则在均匀量化时的量化间隔Δv为

量化区间的端点mi为

若输出的量化电平qi取为量化间隔的中点，则

从式（5-3-3）可以看出，对于给定的信号最大幅度 V，量化电平数 L 越多，量化区间Δv越小，量化误差（噪声）越小，量化噪声具体可表示为

对于单频正弦信号S(t)=Amcos(ωct+φ)，经过抽样以后进行均匀量化，则可以计算出量化器的输出信噪比为

两边取常用对数得(www.xing528.com)

可得

其中，L=2n。

由式（5-3-7）可知：量化器的输出信噪比与输入信号的幅度和编码位数有关，当输入大信号时所产生的输出信噪比高，信号失真小，可靠性强；当输入小信号时所产生的量化信噪比低，信号容易失真，因此对小信号不利。同时，当编码位数增加时，输出信噪比也相应提高，并且每增加一位编码，输出信噪比约提高6 dB。

均匀量化被广泛应用于计算机的A/D变换中。n 表示A/D变换器的位数，常用的A/D变换器有8位、12位、16位等不同精度，主要根据应用中所允许的量化误差来确定。图像信号的数字化接口A/D也是均匀量化器。但在数字电话通信中，从通信线路的传输效率考虑，采用非均匀量化更为合理，其主要原因是：对于普通的话音信号，其统计特性是大信号出现的概率小，而小信号出现的概率大，因而不适合采用均匀量化。下面将讨论非均匀量化。