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 (图片来源于TI)
关于什么是量化噪声,可以看下面这篇帖子:
浅谈数模转换器(ADC) 量化噪声与信噪比
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 Digi-Key ADC 采样率筛选