ADC过采样：这种提高ADC信噪比的巧妙方法，你用过吗？

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问：浅谈ADC过采样提高信噪比

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）

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：在Digi-Key网站通过采用率筛选ADC

更多关于ADC的技术信息，请查看以下内容：

• ADC架构：SAR ADC 与 Delta-Sigma（Σ-Δ）ADC 架构区别？

• 浅谈SARADC 驱动电路设计 

• 浅谈Delta-Sigma(Σ-Δ)ADC抗混叠模拟前端设计

• 浅谈数模转换器（ADC） 量化噪声与信噪比

• 浅谈 SAR ADC 原理

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