Para un muestreo perfecto, siempre que no haya aliasing, el aumento de la velocidad de muestreo no mejora las cosas. Tenga en cuenta que el muestreo perfecto no es una cosa real.
Para un muestreo perfecto con cuantización, la cuantificación tiene el efecto de agregar ruido a la señal. Si tienes suerte, el ruido añadido parece ser aleatorio.
Si asume que el ruido de muestreo es independiente de una muestra a otra y se distribuye uniformemente, entonces puede modelar el proceso de muestreo como un grupo de muestras, cada una de las cuales está corrompida por el ruido con una variación de \ $ \ sigma ^ 2 = \ frac {1} {12} \ $ (si obtengo mis cálculos correctos). Esa varianza no cambia con la tasa de muestreo. Sin embargo, dado que cada muestra es independiente, la densidad espectral del ruido cambia con la frecuencia de muestreo: la potencia de ruido permanece igual, pero con un muestreo más rápido se distribuye en una banda de frecuencias más amplia.
Ahora retroceda: asumí implícitamente que la señal de entrada era de banda limitada, porque hay una frecuencia de muestreo que no causa alias. Esto significa que cuando muestreamos más rápido que esa frecuencia, nuestra señal está limitada por la banda. Eso, a su vez, significa que podemos filtrar la señal. Dependiendo de cómo quiera verlo, ese filtro rechaza parte del ruido cuyo espectro se extiende ahora por el muestreo más rápido, o promedia el ruido y reduce su amplitud (esas afirmaciones son equivalentes, por cierto - una es la explicación del dominio de la frecuencia, la otra es la explicación del dominio del tiempo).
Por lo tanto, para la señal correcta, un ADC con ruido de cuantificación puede funcionar mejor al "sobremuestreo". Tenga en cuenta, sin embargo, que para la señal incorrecta , no tiene suerte. En este caso, una señal errónea es aquella en la que el ruido de cuantificación no es no independiente de la muestra a la muestra. Un ejemplo sencillo de esto es una señal perfectamente constante que cae en el borde de un paso de cuantificación: hay un error, pero también es constante.
Sin embargo, hay otro proceso en juego: los ADC son cosas ruidosas. Un ADC típico de 16 bits tendrá varios LSB de ruido. A menudo es suficiente para eliminar el ruido de cuantización. Lo malo de esto es que el piso de ruido es mayor; La ventaja de esto es que el ruido está garantizado para ser independiente de una muestra a otra. En este caso, puedes siempre mejorar las cosas mediante un sobremuestreo.