El principio de sobremuestreo
Ahora utilizamos sobremuestreo 4x para aumentar la resolución en 1 bit.
Cuando introducimos ruido blanco de gran amplitud: 1,2 mv de amplitud (mayor que 1LSB) y probamos varias veces sin cambiar el ruido blanco, el resultado que obtenemos es que el voltaje de salida del ADC es 0,5 mv 1,2 mv 1.7 mv 1mv 0.5mv 0.6mv 1.1mv 1mv 0.5mv-0.5mv5438+0mv 0mv 0.5mv-1.2mv-0.7mv 0mv La suma de ADC es 2mv, por lo que el valor promedio es 2mv/4=0.5mv. ! ! 0,5 mv es lo que queremos.
¡Tenga en cuenta que también hacemos esto al filtrar! Entonces, ¿por qué no aumentar la resolución? Porque cuando hacemos filtrado deslizante, desechamos la parte decimal útil, porque excede la longitud de la palabra, por lo que 0,5 se redondea a 0 y el resultado es 0 cuando no hay sobremuestreo.
El método de sobremuestreo necesita conservar la parte decimal, por lo que usamos el valor de 4 muestras, ¡pero al final no son 4, sino 2! ¡Entonces mantén algunas partes decimales y la resolución aumenta!
Por otro lado, el resultado del ADC se amplifica 2 veces (0,5*2=1mv) y el nuevo valor del ADC se expresa con una longitud de palabra más larga.
En este momento, 1 LSB (bit 0 de la salida del ADC) no se refiere a 1 mv, pero 0,5 mv (bit 1 de la salida del ADC) es el bit de datos original que representa 1 mv.
Echemos un vistazo a los cambios en los datos:
El valor del ADC corresponde a los bits 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
El El valor medido de 0,5 mv es 000000000 mv (la resolución del ADC de 10 bits es 1 mv, no se puede distinguir cuando es inferior a 1 mv, por lo que el valor de salida es 0).
La suma de los cuatro valores sobremuestreados superpuestos con ruido blanco es 0000000102mv.
Filtrado de promedio móvil 2mv/4 veces 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0mv (valor promedio, sin impacto en la mejora de la resolución)
Interpolación de sobremuestreo 2mv/20000000012mv/ 2 = 0,5 mv. Tomando este número como un valor ADC de 11 bits, significa 0,5 mv. Aquí hemos aumentado la resolución del ADC en 1 bit.
Esto debe ser simple y claro. De hecho, los bits de datos adicionales se calculan contando la distribución del volumen de entrada.
No es la verdadera resolución del hardware, pero el ruido se introduce y es superior a 1LSB, para superponer la minúscula señal de entrada en la medida en que el ADC pueda reconocerla (la resolución mínima de el ADC original).
En teoría, si la velocidad del ADC es lo suficientemente rápida, la resolución del ADC se puede mejorar infinitamente. Este es el resultado de las estadísticas de probabilidad.
Sin embargo, la velocidad de muestreo del ADC es limitada y el sobremuestreo hace que la frecuencia de la señal final muestreada sea cada vez más baja.
Tome stm32 ADC y 12 ADC como ejemplos, las mejoras y limitaciones que aporta el sobremuestreo.
Número de muestras de resolución por segundo
12ADC 1 1M
13ADC 4 250K
14ADC 16 62,5K
15ADC 64 15,6K
16ADC 256 3,9K
17DC 1024 976
18ADC 4096 244
19ADC 16384 61
20 Convertidor Analógico-Digital 65536 15
Recuerda que estos tiempos de muestreo no incluyen el filtrado deslizante que vamos a realizar.