¿Cómo puede un análisis espectral mostrar que el ADC Sigma-Delta reduce el ruido de cuantificación?

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Ruido de cuantificación se refiere al modelado de la diferencia entre una señal analógica y su versión cuantificada como un proceso de ruido aditivo. La potencia del ruido de cuantificación se puede calcular suponiendo que la diferencia entre la señal analógica y la señal cuantificada se distribuye uniformemente dentro del nivel de cuantificación (la potencia es proporcional a la varianza de esta distribución). Bajo este supuesto, si cuantiza a N bits, con niveles separados de manera uniforme, obtendrá que la señal de potencia de ruido de cuantificación sea se trata de 6N dB .

Hasta ahora no he hablado en absoluto sobre la frecuencia o el espectro, ya que el ruido de cuantificación se agrega a cada muestra de la señal sin tener en cuenta la frecuencia de muestreo o la frecuencia de la señal analógica en sí misma.

Se conoce un ADC Sigma-Delta por reducir el ruido de cuantificación . La explicación generalmente involucra hablar sobre el filtrado de paso alto del ruido y cosas por el estilo. Pero no entiendo cómo cualquier cosa puede cambiar la potencia del ruido, ya que todavía es cierto que la señal cuantificada tiene un error en algún lugar dentro del nivel de cuantificación, y por definición de cuantización no se puede obtener un error menor que eso ( tal vez la respuesta es que Sigma-Delta ADC hace que el error no se distribuya uniformemente?). ¿Y cómo puede el dominio de la frecuencia ayudar a analizar esto?

Apreciaría ver un ejemplo concreto resuelto con números / parámetros que muestren cómo opera el ADC Sigma-Delta en una señal dada, dando un ruido de cuantificación bajo.

    
pregunta Lior

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Cualquier señal cuantificada tiene un cierto nivel mínimo de ruido de cuantificación, que está relacionado con el número de bits por muestra, como se ha señalado. Incluso un convertidor delta-sigma no puede reducir el ruido por debajo de este piso teórico.

La reducción de ruido (conformación de ruido) de la que se habla en estos convertidores se relaciona con el hecho de que utilizan un cuantizador muy grueso (muy a menudo un solo comparador que produce solo un bit por vez), que tiene un nivel de ruido de cuantización muy alto en su salida. Este ruido se distribuye uniformemente en todo el espectro definido por su frecuencia de muestreo (que es muy alta).

La función de los circuitos de conformación de ruido es desplazar la mayor parte posible de esta energía de ruido a una banda de frecuencia fuera de la banda ocupada por la señal de interés, para acercarse lo más posible al nivel mínimo de ruido en el banda de paso como sea posible. A continuación, el ruido se elimina mediante el filtrado digital. Al mismo tiempo, la frecuencia de muestreo se reduce a la frecuencia de muestreo de salida deseada (diezmado).

En última instancia, una cadena muy ruidosa de muestras de alta velocidad de 1 bit se convierte en una cadena casi óptima de muestras de N bits a una velocidad inferior. Las ventajas clave de este enfoque son que es posible obtener tanto alta resolución como alta linealidad con un costo relativamente bajo, propiedades que son particularmente valiosas en aplicaciones como el audio digital.

    
respondido por el Dave Tweed

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