过采样:提高ADC信噪比巧妙方法

一般来说,我们可以提高adc采样位数来提高adc的信噪比,但是往往意味着adc的成本可能也会更高。有没有不提高位数,同样优化信噪比的方法呢?有的,那就是过采样。
如果adc的噪声仅考虑量化噪声。把sine波形放到频域里看,我们会得到下图。
图1:sine波幅频相应曲线(图片来源:ti)
我们把上图进一步简化。下图红色箭头表示主信号的幅值,灰色代表噪声幅值,平均分布在dc到fs/2之间。(fs为采样频率)
图2:过采样提高信噪比
如上图,如果我们将采样率提高k倍,噪声能量不变,并且平均分布在更宽范围,从而噪声的幅值降低。原始信号没变,但是噪声幅值减少,也就是信噪比提高了。
提高采样率之后的信噪比公式:
snr=6.02n+1.76db+10log(osr)
其中,过采样速率osr=fs/(2╳bw),bw为带宽。
注意:此公式仅适用于只存在量化噪声的理想adc。因此,提高采样率有助于提高信噪比。
对于adc采样率,我们可以在digi-key模数转换器(adc)筛选项中筛选:
图3:在digi-key网站通过采用率筛选adc

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