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模拟/数字技术
基于过采样技术提高ADC 分辨率的研究与实现
发布日期：2009-3-16 15:08:55 文章来源：搜电 浏览次数： [pic]18
[pic][pic][pic] 很多应用场合需要使用模/数转换器ADC
进行参数测量，这些应用所需要的分辨率取决于信号的动态范围、必须测量的参数的最
小变化和信噪比SNR。许多系统中既有很宽的动态范围又要求测量出参数的微小变化，因
此就必须使用高分辨率的ADC。然而，高分辨率的ADC
器件价格昂贵，若使用价格相对低廉的具有较低分辨率的ADC
器件，通过一些技术也达到较高的分辨率，则在工程应用中是非常受欢迎的。过采样技
术就可以提高模数转换的分辨率而实现该目的。
1 基本原理
ADC
转换时可能引入很多种噪声，例如热噪声、杂色噪声、电源电压变化、参考电压变化、
由采样时钟抖动引起的相位噪声以及由量化误差引起的量化噪声。有很多技术可用于减
小噪声，例如精心设计电路板和在参考电压信号线上加旁路电容等，但是ADC
总是存在量化噪声的，所以一个给定位数的数据转换器的最大SNR
由量化噪声定义。在一定条件下过采样和求均值会减小噪声和改善SNR，这将有效地提高
测量分辨率。过采样指对某个待测参数，进行多次采样，得到一组样本，然后对这些样
本累计求和并对这些样本进行均值滤波、减小噪声而得到一个采样结果。
由奈奎斯特定理知：采样频率fs
允许重建位于采样频率一半以内的有用信号，如果采样频率为40kHz，则频率低于20kHz
的信号可以被可靠地重建和分析。与输入信号一起，会有噪声信号混叠在有用的测量频
带内（小于fs/2 的频率成分）：
[pic]
erms 是平均噪声功率，fs 是采样频率，E(f)是带内ESD。
方程1
说明信号频带内的噪声能量谱密度ESD或被采样噪声的噪声平面随采样频率的增加而降低
。
方
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