Передискретизация и увеличение разрядности АЦП, вопрос по реализации Опции

[Alexashka]

Всем добрый день!

Встала такая задача: у имеющегося 10-битного АЦП нужно повысить эффективную разрядность до 12 бит. 

Структуру дельта-сигма АЦП вполне представляю, но там отсчеты фильтруются sinc-фильтром высокого порядка. А мне бы нужно попроще, с минимумом вычислений.

Прочитал эту статью  Enhancing_ADC_resolution_by_oversampling.pdf ( 117.96 килобайт ) Кол-во скачиваний: 561
однако остались вопросы. Например я делаю передискретизацию в 16 раз. Т.е это означает увеличение эфф.разрядности на 2 бита. При должной фильтрации наверно так и будет. Но в статье предлогается брать сумму по группам из 16 отсчетов. Внутренний голос подсказывает, что при этом произойдет увеличение шумов в корень из 16 раз, т.е в 4 раза (если считать в LSB). Однако вес одного LSB теперь будет в 16 раз меньше (входной диапазон напряжений АЦП остался тем же, а диапазон "кодов" на выходе сумматора вырос в 16 раз). Т.е если перевести полученный с сумматора код в "вольты", то эффективный шум вроде как уменьшается в 4 раза. Так ли это и какой смысл после этого делать деление на 16 -сигнал станет чище конечно, но шумы квантования при этом возрастают? 

[Дмитрий_Б]

Встала такая задача: у имеющегося 10-битного АЦП нужно повысить эффективную разрядность до 12 бит. ...

Действительно, передискретизация даёт эффект улучшения отношения сигнал/шум квантования при условии некоррелированности соседних выборок. Это обеспечивается дополнительным шумом, спектр которого сосредоточен вне полосы частот измеряемого сигнала. При этом надо обеспечивать такое подавление спектра дополнительного шума в полосе частот измеряемого сигнала, чтобы его спектральная плотность была на ~10дБ меньше спектральной плотности шума квантования (тогда улучшение отношения сигнал/шум будет примерно на 0.5 дБ меньше теоретического).
При этом надо иметь ввиду, что передискретизация не снижает уровень паразитных спектральных компонент, связанных с нелинейностью самого АЦП.

[alexkok]

При этом надо иметь ввиду, что передискретизация не снижает уровень паразитных спектральных компонент, связанных с нелинейностью самого АЦП.

Зависит от вида нелинейности.
На плавную нелинейность не влияет, а локальную, особенно в середине шкалы (в нуле) и при малой амплитуде сигнала - уменьшает.
Самый простой и эффективный способ - это не шум, а пилообразное напряжение с частотой Найквиста после децимации.
Для данного случая реализуется счётчиком на 16 и ЦАПом на резисторах с ЕМР в 1/4 от ЕМР АЦП.