Kvantiseringsbrusens

Kvantiseringsbruset, eller kvantiseringsbruset, är fenomenet som uppstår när en kontinuerlig signal kvantiseras till ett begränsat antal diskreta nivåer i en ADC eller DAC. Det uppstår som skillnaden mellan den ursprungliga signalen och den kvantiserade outputen och ligger till grund för den brusande nyansen som följer varje omvandling.

Vid ideala förhållanden antas kvantiseringsfelet vara vit och nästan oberoende av ingången, med en uniform fördelning inom intervallet [-Δ/2, Δ/2], där Δ är kvantiseringssteget. Dess varians är Δ^2/12. För en fullskalig sinusoid i en N-bit ADC dominerar kvantiseringsbruset SNR ungefär enligt formeln SNR ≈ 6.02N + 1.76 dB. I praktiken påverkas bruset av ingångsstatistik och av så kallad dithering som används för att göra felet mer vitt och mindre korrelerat med signalen.

Kvantiseringsbruset begränsar det dynamiska omfånget och den effektiva antalet bitar (ENOB) i ett system. För att minska effekten kan man öka upplösningen, använda översampling (oversampling) och efterföljande digital filtrering, eller tillsätta dithering för att deslina och avkoda fel. Andra metoder inkluderar konstruktion av bättre kvantisatorer och användning av avancerade modulatorer som delta-sigma med brusformning för att flytta bruset till oönskade frekvenser.

I DAC-sammanhang ger kvantiseringsbruset en del av det återställda analoga ljudet eller signalen, där rekonstruktionsfiltrering och systemets linjäritet påverkar hur bruset uppfattas i det färdiga utgångssteget.