Controle

Precisão e Quantização de um Conversor A/D

A operação de conversão de um sinal analógico para um número digital é chamado conversão A/D. Se o número de bits na palavra digital é finito, como será em um sistema prático, somente uma resolução finita pode ser conseguido através da conversão A/D, uma vez que a saída digital pode assumir apenas um número finito de níveis, o número análogico é arredondado em um número digital. Este procedimento de aproximação é geralmente referido como um procedimento de quantização.
O termo quantização refere-se a uma operação caracterizada por uma relação mostrada na figura 1. Onde a linha tracejada representa a resposta linear desejada e a função que vai crescendo degrau a degrau representa a saída real. A altura e a largura de cada degrau são assumidas constantes durante todo intervalo de quantização. Da figura 1 pode ser visto que o erro máximo estático ou de arredondamento da operação de quantização é ±h/2, onde h é a amplitude do degrau de quantização.

Figura 1 – Função característica de um quantizador

Quantização é o processo em que os valores instantâneos da tensão do sinal de entrada que são obtidos na saída do circuito de amostragem e retenção precisam ser convertidos para a forma digital. Os DSPs (Processadores Digitais de Sinais) processam os sinais analógicos convertidos para a forma digital e fazem uso deste processo. O que um DSP pode fazer com o sinal dependerá da precisão com que a quantização é feita. A representação dos valores instantâneos amostrados depende do nível de quantização realizado, ou seja, quantos bits são empregados para representar cada valor amostrado. Desse modo, se usarmos dois bits, teremos uma precisão menor do que se usarmos quatro bits para fazer a quantização, conforme a figura X1.

Figura X1 – Representação do valor da precisão de acordo com o número de bits

Comparando os níveis quantizados nos dois exemplos, pode-se notar os erros introduzidos no processo.

Figura X2 –