資料轉換器:ADC 與 DAC
雜訊整形(noise shaping)
雜訊整形是一招巧妙的障眼法,它並不移除量化雜訊,而是把它挪開。如果你無法避免在每個取樣上犯一點捨入誤差,至少你能安排讓那誤差堆在你不在乎的頻率——高高的、遠離你的訊號——然後把它濾掉。就像一個愛整潔的工人,無法避免製造鋸屑,卻總把它掃進一個容易清理的角落,讓工作檯保持乾淨。
訣竅是一個記得自己錯誤的回授迴路。每次粗略轉換後,轉換器算出它偏差了多少(量化誤差),並把那誤差透過一個積分器回授,加進「下一個」輸入。這迫使迴路不斷修正它的累積誤差,在數學上把雜訊頻譜推成隨頻率向上傾斜:在你訊號所在的低頻極小,在無關緊要的高頻很大。接著一個數位低通濾波器丟掉吵雜的高端,留下一個格外安靜的低頻帶。這就是讓三角積分轉換器從一個卑微的 1 位元比較器擠出 20 多個真實位元的祕訣。
為何重要:雜訊整形是三角積分魔法的後半段(過取樣是前半段)。單純的過取樣把雜訊均勻攤開;雜訊整形主動把它從你的訊號傾離,所以每一個八度的過取樣,你得到的解析度遠多於單靠平均所能給的。較高階的迴路(更多積分器)整形得更積極,帶內更安靜。誠實的陷阱:那些高階迴路若逼得太兇可能不穩定,而且這套方案只因與過取樣搭配才管用——必須有空著的高頻帶可供把雜訊掃進去。
一個一階雜訊整形迴路讓量化雜訊以每十倍頻 20 dB 向上傾斜,所以把過取樣比加倍可多得約 1.5 個位元——優於單純過取樣所給的 0.5 個位元。二階整形更陡,每一個八度過取樣約 2.5 個位元。
把雜訊往高處推,遠離訊號,再濾掉它。
雜訊整形並不消滅量化雜訊——總雜訊功率不變,只是在頻率上重新分配。它之所以有用,純粹因為過取樣留下一段寬闊空著的高頻帶可供傾倒雜訊;沒有過取樣,就無處可掃。
又称
另见