Projeto de quantizadores não lineares para conversores analógico-digitais

Abstract

No processo de conversão analógico-digital, a quantização linear é a mais utilizada. Essa técnica de quantização pode, no entanto, gerar grandes erros de quantização. Esses erros podem ser grandes a ponto da relação sinal-ruído não ser suficiente para a recuperação de toda a informação contida no sinal. Como alternativa para esse problema, pode-se utilizar uma técnica de quantização não linear. Este trabalho apresenta a modelagem de quantizadores não lineares para aplicação em conversores analógico-digitais com arquitetura Σ-∆ multi-bit. Os quantizadores projetados utilizam como ferramenta a Transformada da Incerteza e a técnica de Companding Logarítmico e foram desenvolvidos com o auxílio das ferramentas Cadence e Matlab, seguindo a metodologia de projeto Top- Down. Na modelagem dos sistemas utilizou-se a linguagem de descrição de hardware Verilog-A, que possibilita a análise comportamental e simulação mista. A primeira parte deste trabalho apresenta a modelagem dos quantizadores não lineares e também de um quantizador linear para ser utilizado como referência. Para validar o funcionamento dos quantizadores realizou-se a análise no tempo e na frequência e comparou-se os resultados obtidos. A segunda parte apresenta a aplicação dos quantizadores projetados em moduladores Σ-∆ de 1ª e de 2 ª ordem com a finalidade de validar o funcionamento dos mesmos. Nessa parte também realizou-se a análise no tempo e na frequência e extraiu-se os parâmetros dinâmicos de cada topologia. Os resultados das simulações mostraram que os quantizadores não lineares apresentaram desempenho superior ao quantizador linear nos parâmetros relacionados a distorção, ruído de quantização e resolução.