Sovra-campionamento
(Oversampling)
Il sovra-campionamento e' il processo con cui si prelevano campioni di
un segnale a più alta frequenza di quanto richiesto dal criterio di
Nyquist. Il vantaggio del processo di sovra campionamento sta nella
riduzione del rumore nella banda di interesse o meglio e' possibile
aumentare il rapporto segnale - rumore o SNR.
Supponiamo che il rumore è bianco a banda larga. Ciò è differente che
avendo una media, dove molti campioni sono prelevati ed il rumore è avuto
una media di. Oversampling può pensarsi a in questo modo: se il segnale
in ingresso è derivato da una fonte del segnale che scopa la frequenza
dell'input, lo spettro di frequenza può essere diviso nelle gamme o
"negli scomparti", ogni scomparto che ha una larghezza fissa. Il
rumore a banda larga è distribuito fuori nell'intera gamma di frequenza
di interesse, in modo da ogni scomparto ha una determinata quantità di
rumore. Ora se il tasso di campione è aumentato, il numero di scomparti
di frequenza inoltre aumenta. In questo caso, la stessa quantità di
rumore è ancora presente, ma abbiamo più eccedenza degli scomparti che
spargerla. Allora utilizziamo un filtro per rimuovere il rumore fuori
della fascia di frequenza di interesse. Il risultato è che ogni scomparto
ha meno rumore ed abbiamo ridotto così efficacemente il pavimento di
rumore del sistema oversampling.
Come esempio, se abbiamo un 2ksps ADC (usiamo il limite di Nyquist di 1kHz
nella seguente formula) e un segnale che è 1kHz, con un filtro digitale
1kHz che segue l'cAdc, l'elaborazione è dato vicino: -10 ceppo
(1kHz/1kHz) = 0dB. Se aumentiamo il tasso del campione a 10ksps, il
guadagno d'elaborazione ora è -10 ceppo (1kHz/5kHz) = 7dB, o circa 1-bit
di risoluzione (1-bit è approssimativamente uguale ad un miglioramento
6dB in SNR). Nle sovra campionamento, il rumore non è ridotto,
piuttosto è stato distribuito fuori in una larghezza di banda più larga,
disponendo alcuno del rumore fuori della fascia di interesse (con il
nostro filtro digitale) e quindi dante seguito che il rumore è stato
ridotto.
Questo miglioramento di rumore è basato sulla seguente equazione:
Il miglioramento di SNR (dB) = 10 LOGA/b, dove A è uguale il rumore ed
uguali di B oversampled il rumore. Un altro senso dichiare questo è che
oversampling riduce il rumore in-band di quantizzazione di rms dalla
radice quadrata del rapporto oversampling. O, se il rumore è ridotto da
un fattore di due, ci è un guadagno d'elaborazione efficace di 3dB. tiene
presente che stiamo parlando soltanto del rumore a banda larga qui. Altre
fonti rumore ed altri errori non possono essere rimosse semplicemente
oversampling.
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