過采樣技術(shù)一般分三步:
1、高速(相對于輸入信號頻譜)采樣模擬信號
2、數(shù)字過采樣低通濾波
3、抽取數(shù)字序列。
采用這項技術(shù),既保留了輸入信號的較完整信息,降低了對輸入 信號頻譜的要求,又可以提高采樣子系統(tǒng)的精度。
1、過采樣降低對模擬抗混疊濾波器的限制
在采樣過程中首要的問題是采樣頻率的選擇,Nyquist采樣定理指出:若連續(xù)信號x(t)是有限帶寬的,其頻譜的最高頻率為fc,對x(t)采樣時,若保證采樣頻率fs≥2fc,那么,就可由采樣信號恢復(fù)出x(t)。在實際對x(t)作采樣時,首先要了解x(t)的最高截止頻率fc,以確定應(yīng)選取的采樣頻率fs。若x(t)不是有限帶寬的,在采樣前應(yīng)使用抗混疊(anti-aliasing)濾波器對x(t)作模擬濾波,以去掉f>fc的高頻成分。
因此,在AD轉(zhuǎn)換前就需要模擬低通濾波器具有尖銳的滾降特性,來限制模擬信號的頻譜。一個理想的濾波器應(yīng)能讓所有低于fs/2的頻率通過,而完全阻隔掉所有大于fs/2的頻率。通常,濾波器和采樣頻率的選擇是將我們感興趣的頻帶限制在DC和fs/2之間。
2、過采樣提高信噪比
經(jīng)模擬濾波后,模擬信號被采樣并轉(zhuǎn)換成數(shù)字值,因為數(shù)字域僅包含有限的字長,若要用它來表示連續(xù)信號,就要引入量化誤差,最大量化誤差為±0.5LSB。因為一個N位的ADC的輸入范圍被分成2N個離散的數(shù)值,每一個數(shù)值由一個N位的二進制數(shù)表示,所以,ADC的輸入范圍和字長N是最大量化誤差的一個直接表示,也是分辨率的一個直接表示。代表數(shù)字值的字長決定了信噪比,因此通過增加信噪比可以增加轉(zhuǎn)換的分辨率。加入三角波信號可提高信噪比(詳見TI公司的資料:Oversampling Techniques Using theTMS320C24x Family,June 1998)。
如果輸入信號在兩個量化步長q1與q0之間,則它將被量化成q1或q0。當增加一個適當?shù)娜遣ㄐ盘�,并高速采樣,將會量化出一系列的q1與q0,這兩個值出現(xiàn)的比例就代表了此輸入信號在兩個量化步長之間的相對位置。要應(yīng)用這種方法得到比較好的效果,三角波信號的幅度必須為(n+0.5)LSB,其中,n=0,1,2,...。