I.3.3.2. Kvantálás, kódolás
Az analóg-digitális átalakítás következő lépése a mintavételezett jel folytonos értékkészletű amplitúdójának diszkrét értékkészletűvé alakítása. Ennek során az AD-átalakító az eredeti folytonos értékkészletet kvantálási lépcsőkkel intervallumokra bontja. Minden intervallumban referencia értékként kijelöl egy kvantálási szintet, és a pillanatnyi amplitúdóhoz ezt a szintet rendeli. Ezáltal a kvantálási folyamat egy lépcsős függvénnyel írható le (14. ábra).
- ábra Az A/D-átalakító kvantáló függvénye [3].
Nyilvánvaló, hogy az AD-átalakító felbontása függ a kvantálási szintek számától.
A digitális jelfeldolgozásban fontos szempont, hogy az A/D-konverter a kvantálás eredményét olyan alakban adja, hogy azokat a különböző CPU-kon gyorsan és egyszerűen lehessen feldolgozni. A kvantálás eredményét az A/D-konverterek egész szám formájában szolgáltatják. A gyakorlatban ezeket a számokat általában kettes komplemens, ritkábban BCD formátumban kódolják.
A gyakorlatban a kvantálást három féle módon szokták végrehajtani:
- Számlálót alkalmazó módszer
A visszacsatolást használó átalakítók legegyszerűbb változata. Az ilyen felépítésű A/D-konverter egymás után állítja elő növekvő sorrendben az egyes intervallumokhoz tartozó értékeket, majd ezeket egymás után juttatja el egy olyan komparátorba (összehasonlító egységbe), amely az adott kvantálási értékhez tartozó intervallumra hajtja végre az összehasonlítást. A konverzió akkor fejeződik be, ha a megadott intervallumban van a feszültség értéke.
- Fokozatos közelítés (szukcesszív approximáció) módszere
Ezek az A/D-konverterek a pillanatnyi bemeneti feszültségnek megfelelő egész számot több lépésben szolgáltatják. A kvantálás minden egyes lépésénél az egy helyértékhez tartozó bit értéke áll elő, s a kapott szám által reprezentált feszültséget egy visszacsatolás után összehasonlítják a bemenő feszültséggel. A konverzió akkor áll le, ha a következő kvantálási lépcső már nagyobb feszültséget ad, mint a bemenő (15. ábra).
- ábra A szukcesszív approximációra alapuló A/D-konverter működési sémája [3].
- Közvetlen módszer
A közvetlen módszert alkalmazó A/D-átalakítóknál minden egyes kvantálási lépcsőhöz tartozik egy komparátor áramkör, mely akkor és csak akkor engedélyezi a konverziót, ha a bemenő feszültség az adott kvantálási lépcsőhöz tartozó feszültségintervallumon belül van.
- ábra 2 bites közvetlen módszert alkalmazó A/D-átalakító [4].