Типи перетворення

Лінійні АЦП

Більшість АЦП вважаються лінійними, хоча аналого-цифрове перетворення по суті є нелінійним процесом (оскільки операція перетворення безперервного простору в дискретне — операція необоротна і, отже, нелінійна). Термін лінійний стосовно АЦП означає, що діапазон вхідних значень, що відображається на вихідне цифрове значення, зв'язаний за лінійним законом з цим вихідним значенням, тобто вихідне значення k досягається при діапазоні вхідних значень від

m (k + b) до m (k + 1 + b)

де m і b — деякі константи. Константа b, як правило, має значення 0 або −0.5. Якщо b = 0, АЦП називають квантователь з ненульовою ступінню (mid-rise), якщо ж b = −0.5, то АЦП називають квантователь з нулем в центрі кроку квантування (mid-tread).

Нелінійні АЦП

Якби густина ймовірності амплітуди вхідного сигналу мала рівномірний розподіл, то відношення сигнал/шум (стосовно шуму квантування) було б максимально можливим. З цієї причини зазвичай перед квантуванням за амплітудою сигнал пропускають через безінерційний перетворювач, передавальна функція якого повторює функцію розподілу самого сигналу. Це покращує достовірність передачі сигналу, оскільки найбільш важливі області амплітуди сигналу квантуються з кращою розрядністю. Відповідно, при цифро-аналоговому перетворенні потрібно буде обробити сигнал функцією, зворотній функції розподілу початкового сигналу. Це той же принцип, що і використовуваний в компандерах, які застосовуються у магнітофонах і різних комунікаційних системах, він направлений на максимізацію ентропії.

Наприклад, голосовий сигнал має лапласівський розподіл амплітуди. Це означає, що близько нуля, амплітуда несе більше інформації, аніж в області з більшою амплітудою. З цієї причини в системах передачі голосу для збільшення динамічного діапазону значень, що передаються без зміни якості передачі сигналу в області малих амплітуд часто застосовуються логарифмічні АЦП. 8-бітові логарифмічні АЦП з а-законом або μ-законом забезпечують широкий динамічний діапазон і мають високу роздільну здатність в найбільш критичному діапазоні малих амплітуд; лінійний АЦП з подібною якістю передачі повинен був би мати розрядність близько 12 біт.

1.3 Точність

Є декілька джерел похибки АЦП. Похибки квантування і (вважаючи, що АЦП повинен бути лінійним) нелінійності, що властива будь-якому аналого-цифровому перетворенню. Крім того, існують так звані апаратурні похибки, які є наслідком джитера (англ. jitter) тактового генератора (нестабільність періоду та тривалості тактуючих імпульсів), вони виявляються при перетворенні сигналу в цілому (а не одного відліку). Ці похибки вимірюються в одиницях, що мають назву МЗР — молодший значущий розряд. У приведеному вище прикладі 8-бітового АЦП помилка в 1 МЗР складає 1/256 від повного діапазону сигналу, тобто 0.4 %.