ADC过采样

什 么 叫 过 采 样 ? 首 先 ， 考 虑 一 个 传 统 ADC 的 频 域 传 输 特 性 。 输 入 一 个 正 弦 信 号 ， 然 后 以 频 率 fs 采 样 --按 照 Nyquist定 理 ， 采 样 频 率 至 少 两 倍 于 输 入 信 号 。 从 FFT 分 析 结 果 可 以 看 到 ， 一 个 单 音 和 一 系 列 频 率 分 布 于 DC 到 fs /2间 的 随 机 噪 声 。 这 就 是 所 谓 的 量 化 噪 声 ， 主 要 是 由 于 有 限 的ADC 分 辨 率 而 造 成 的 。 单 音 信 号 的 幅 度 和 所 有频 率 噪 声 的 RMS 幅 度 之 和 的 比 值 就 是 信 号 噪 声 比 (SNR)。 对 于 一 个 Nbit ADC， SNR 可 由 公 式 ：SNR=6.02N+1.76dB 得 到 。 为 了 改 善 SNR 和 更 为 精 确 地 再 现 输 入 信 号 ， 对 于 传 统 ADC 来 讲 ， 必 须 增 加 位 数 。 如 果 将 采 样 频 率 提 高 一 个 过 采 样 系 数 k， 即 采 样 频 率 为 kfs， 再 来 讨 论 同 样 的 问 题 。 FFT 分 析 显 示噪 声 基 线 降 低 了 ， SNR 值 未 变 ， 但 噪 声 能 量 分 散 到 一 个 更 宽 的 频 率 范 围 。 Σ -Δ 转换器正 是 利用了 这 一 原理 ，具体方法是 紧接着1bit ADC 之 后 进行数 字滤波。 大部分 噪 声 被数 字滤波器滤掉， 这 样 ， RMS 噪 声 就 降 低 了 ，从 而 一 个 低 分 辨 率 ADC， Σ -Δ 转换器也可 获得 宽 动态范 围 。 那么 ， 简单 的 过 采 样 和 滤波是 如 何改 善 SNR 的 呢?一 个 1bit ADC 的 SNR 为 7.78dB(6.02+1.76)， 每4倍 过 采 样 将 使 SNR 增 加 6dB， SNR 每增 加 6dB 等 效 于 分 辨 率 增 加 1bit。 这 样 ， 采 用1bit ADC 进行64 倍 过采 样 就 能 获得 4bit 分 辨 率 ;而 要 获得 16bit 分 辨 率 就 必 须 进行415 倍 过 采 样 ， 这 是 不 切 实 际 的 。 Σ -Δ 转换器采 用噪 声 成 形 技 术 消 除 了 这 种 局 限 ， 每4 倍 过 采 样 系 数 可 增 加 高 于 6dB 的 信 噪 比 。 增 加 采 样 频 率 可...