Error de cuantización en ADCs y velocidad de muestreo

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Afirmación: el ruido debido al error de cuantificación para un ideal ADC de 12 bits proporciona una relación de señal a ruido de 74dB, asumiendo una señal con rango dinámico completo en la entrada.

Suponga que estaba usando un ADC ideal para muestrear una señal analógica silenciosa (es decir, los circuitos analógicos no introdujeron ningún ruido adicional a la señal de entrada original). Y supongamos que estaba usando un filtro de paso bajo tal que la atenuación de la señal a 1 kHz era de -74dB. ¿Es cierto que el muestreo a más de 2 kHz se denomina sobremuestreo y que el sobremuestreo no mejorará la SNR?

Edit1: 'Low pass filter' es un filtro analógico en la pregunta anterior

Edit2: Bode plot agregado. fs = 2kHz, fa = 50Hz.

    
pregunta DB17

2 respuestas

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No, no es verdad en absoluto.

Incluso si el ruido de cuantificación es la única fuente de error en su sistema, el sobremuestreo le permite distribuir ese ruido en un ancho de banda más amplio y la configuración de ruido le permite mover la mayor parte de la energía de ruido a una banda de frecuencia que no le importa, mejorando la SNR en la banda de interés.

    
respondido por el Dave Tweed
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En primer lugar, si su señal de interés es de 50 Hz como máximo, luego de que su frecuencia de muestreo sea mayor que el doble de 50 Hz, no necesita un filtro anti-alias. Sin embargo, el muestreo a una velocidad más alta mejora la capacidad de restaurar esa señal a una forma de onda analógica sin pérdida de amplitud. Considere estos dos escenarios: -

Enlaimagensuperiorsemuestreaunaformadeonda20vecesporcicloyenlaformadeondainferiorsemuestreasolo10vecesporciclo.Claramente,haymásruidoenlaseñalquesemuestreamenosvecesporcicloapesardequelatasademuestreoesaúnsignificativamentemayorquelatasadenyquist.

Eseruidoestá"fuera de banda" y, cuando se reconstruye con un DAC, se puede filtrar pero, al usar un filtro plano se producirá una atenuación observada de las señales de la banda base de frecuencias más altas.

Probablemente no pueda verse fácilmente, pero los valores RMS de ambas formas de onda muestreadas son idénticos, pero uno contiene más ruido de muestreo que el otro, por lo que su espectro de banda base debe reducirse.

Considere una muestra de onda sinusoidal sobre \ $ 2 \ frac {2} {3} \ $ veces por ciclo: -

Debido a que el RMS de la forma de onda muestreada Y el RMS de la forma de onda no muestreada son idénticos, Y, claramente hay más ruido en la forma de onda muestreada, el contenido espectral de la señal de banda base que está contenida en la señal muestreada DEBE haberse reducido.

Esto significa que el muestreo a una frecuencia más alta puede evitar un filtro anti-sinc.

    
respondido por el Andy aka

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