Квантование сигналов, его назначение и виды
Передача информации в информационно – управляющих системах может осуществляться как с помощью непрерывных так и дискретных сигналов. Использование дискретных сигналов в некоторых случаях оказывается более предпочтительным, так как дискретные сигналы меньше подвержены искажениям при передачи и эти искажения легче обнаруживаются.
А самое главное дискретные сигналы более удобны для использования и обработки цифровыми устройствами. С другой стороны большинство первичных сигналов, снижаемых с датчиков являются непрерывными, из-за чего возникает проблема эффективного преобразования непрерывных сигналов в дискретные и наоборот. Процесс (процедура) преобразования непрерывной физической величины в дискретную называется квантованием.
Виды квантования
Квантование по уровню – в этом случае непрерывная функция, описывающая первичный сигнал заменяется ее отдельными значениями, отстоящими друг от друга на некоторый конечный интервал (уровень). Соответственно мгновенное значение функции заменяется ее ближайшими дискретными значениями и называется уровнем квантования. Интервал между двумя соседними уровнями называется шагом квантования.
Шаг квантования может быть как постоянным (равномерное квантование) так и переменным (неравномерное квантование).
Точность
преобразования непрерывного сигнала
в дискретный зависит от величины шага
квантования. Эта точность оценивается
расхождением между истинным значением
функции и квантованным. Величина этого
расхождения называется ошибкой
или «шумом» квантования 
.
При
передачи сигнала по каналу связи на
этот сигнал могут воздействовать те
или иные помехи, искажающие этот первичный
сигнал. Если при этом известно максимальное
значение этой помехи (
),
то можно выбрать шаг квантования q,
превосходящий 
,
то есть q>
,
и затем вторично проквантовать сигнал
на приемной стороне, то можно очистить
принятый сигнал от помех
Таким образом повторное квантование позволяет восстановить искаженный помехой сигнал и исключить накоплении е влияния помех.
Квантование по времени (дискретизация) – в этом случае непрерывная функция x(t) заменяется ее отдельными значениями, взятыми в фиксированные моменты времени.
x(t)
xk(t)
Отсчеты
значений первичного сигнала производятся
через фиксированные моменты времени
- шаг
квантования или шаг дискретизации. Чем
меньше выбранный интервал 
,
тем более точно на приемной стороне
может быть воспринята функция. С другой
стороны, при слишком мелком шаге
дискретизации 
снижается
скорость передачи данных, а также
повышаются требования к полосе пропускания
канала связи:
При слишком крупном шаге дискретизации уменьшается точность воспроизведения функцией на приеме.
Лекция №5
В
ряде случаев оказывается целесообразным
использовать смешанный тип квантования,
то есть квантование по уровню и времени.
В этом случае сигнал предварительно
квантуется по уровню, а отсчеты
получившихся квантованных значений
производят через заданные промежутки
времени 
.
При этом погрешность такого квантования
определяется среднем геометрическим
значением квантования по уровню и
квантованием по времени
В
некоторых случаях применяются более
сложные виды квантования: 
