淺談ADC過采樣提高信噪比

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問：淺談ADC過采樣提高信噪比

一般來說，我們可以提高ADC采樣位數來提高ADC的信噪比，但是往往意味著ADC的成本可能也會更高。有沒有不提高位數，同樣優化信噪比的方法呢?有的，那就是過采樣。

如果ADC的噪聲僅考慮量化噪聲。把Sine波形放到頻域里看，我們會得到下圖。

圖1：Sine波幅頻相應曲線(圖片來源：TI)

關于什么是量化噪聲，可以看下面這篇帖子：淺談數模轉換器(ADC)量化噪聲與信噪比。

我們把上圖進一步簡化。下圖紅色箭頭表示主信號的幅值，灰色代表噪聲幅值，平均分布在DC到fs/2之間。(fs為采樣頻率)

圖2：過采樣提高信噪比

如上圖，如果我們將采樣率提高K倍，噪聲能量不變，并且平均分布在更寬范圍，從而噪聲的幅值降低。原始信號沒變，但是噪聲幅值減少，也就是信噪比提高了。

提高采樣率之后的信噪比公式：

SNR=6.02N+1.76dB+10log(OSR)

其中，過采樣速率OSR=Fs/(2╳BW)，BW為帶寬。

注意：此公式僅適用于只存在量化噪聲的理想ADC。因此，提高采樣率有助于提高信噪比。

對于ADC采樣率，我們可以在Digi-Key模數轉換器(ADC)篩選項中篩選：

圖3：在Digi-Key網站通過采用率篩選ADC

原文標題：ADC過采樣：這種提高ADC信噪比的巧妙方法，你用過嗎?

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審核編輯：湯梓紅