Ylinäytteistys tarkoittaa näytteenottoa huomattavasti enemmän kuin Nyquist-nopeus.

ADC: tä käytettäessä ADC tuottaa kvantisointikohinaa, koska jatkuva arvoinen signaali on muunnettava erillisiksi lähtöarvoiksi. Jos otat yli näytteen, tämä kohinateho "jakautuu" suuremmalle taajuusalueelle, ts. Sillä on pienempi spektritiheys. Joten jos käytät digitaalista alipäästösuodatinta ADC: n jälkeen, voit vähentää kokonaisääntä. Pienennys olisi -3dB, jos puolittaisit signaalin kaistanleveyden, mikä vastaa 1/2 bitin parannusta ADC: ssäsi. Joten 16-kertainen ylinäytteenotto ja suodatus täydellisellä tiiliseinällä LPF antaisi sinulle parannuksen 4 * 1/2 bittiä = 2 bittiä.

Intuitiivisesti, jotta näet tämän toiminnan: sanotaan, että ADC-lähtö on yliotettu 4: llä joten tietylle näytteelle saat 3,4,3,3; keskiarvo on 3,25, joten olet parantanut ADC-lukemiesi todellista bittimäärä (ENoB).

Delta-Sigma ADC: t muokkaavat kvantisointikohinan työntämällä enemmän sitä korkeammille taajuuksille, jotta he voivat saat 2 tai jopa 3 bittiä yliotteen oktaavia kohden. Tämä kaavio (EETimes-julkaisusta) havainnollistaa asiaa:

Pisteessäsi (2) viitataan "usean jakson näytteenottoon", koska se tarkoittaa "monien syklien otantaa" ( AC-näytteenotto) ".

Kuvaus on hieman hämmentävä, mutta voit käyttää tekniikoita, jotka perustuvat toistuvan signaalin näytteistämiseen useiden syklien aikana," täyttää "näytteitä, jotka jäävät näytteenottotaajuuden väliin. Digitaaliset näytteenottooskilloskoopit käyttävät tätä tekniikkaa. Periaatteessa otat signaalin näytteestä ajankohdasta 0 ja otat sitten taas ajankohdasta T / N (joko tallennetusta datasta tai seuraavasta tulosignaalisyklistä), jossa T on näyteaika ja N on ylinäytetaajuus. Sitten "täytät" uudet tiedot.

MUOKKAA: Perustuu OP-selvennykseen: "Jos haluamme mitata 50 Hz: n vaihtosignaalin, asetamme ADC: n näytetaajuudeksi 1000 Hz ja otamme 10 jaksoa. on (1000 Hz / 50 Hz) x 10 = 200 näytettä. "

Otamalla samoja pisteitä jaksollisesta näkökulmasta saat jonkin verran melunvähennystä, kun keskiarvot vastaavat vastauksessani kuvatut arvot, mutta melunvaimennus ei vastaa teoreettista vähennystä, koska kvantisointikohina korreloi näytteenoton kanssa. Sinulta puuttuu myös temppu, jos et tunnista kohdassa (2) tekemääni kohtaa. Valitsemalla näytetaajuuden suhteellisen ensisijaiseksi signaalitaajuuteen nähden et ottaisi näytteitä "samoista pisteistä" jokaisella jaksolla. Tämä antaa sinulle enemmän tietoja. Jos valitset tämän keskiarvoksi, saat vähemmän melua, koska kvantisointikohina korreloi.

Pienin tarvittava näytteenottotaajuus on kaksi kertaa mitattavan signaalin spektrin korkein taajuus. Jos signaalin spektrin korkein taajuus on 10 kHz, sinun on otettava näyte vähintään kaksi kertaa korkeammalle (20000 kertaa sekunnissa) aliaksen välttämiseksi.

Suurin osa ihmisistä menee hieman paremmin kuin tämä ja esimerkiksi CD: n näytteen ääni on 44,1 kt näytettä sekunnissa ja odottaa pystyvänsä toistamaan äänen spektrin, joka siirtyy tasavirrasta 20 kHz: iin. se on 2,205 kertaa suurempi kuin 20 kHz. Tässä on esimerkkikuva: -

Ylinäytteenoton etu on, että DAC: n jälkeen äänisignaalin palauttamiseen käytetty suodatus on helpommin suunniteltu ja käyttää vähemmän komponentteja (ota sanani sille). Olen paljon mukana analogisten signaalien näytteistämisessä ja asetamme näytteenottotaajuuden 2,5 kertaa, jotta signaalin rekonstruointi DAC: sta poistumisen jälkeen on suhteellisen helppo prosessi.

Alinäytteenottoa on vältettävä, ellei suunnittelet (esim.) ohjelmistoradioita, jotka perustuvat alinäytteenottoon keinona demodulointiin. Näin tapahtuu: -

Punainen signaali on alkuperäinen ja siitä ei oteta näytteitä sinisissä pisteissä - kun tämän rekonstruoi alipäästö suodata sininen signaali syntyy ja selvästi tämä ei näytä alkuperäiseltä! Jos otit siniaallon tarkalleen kaksinkertaisella taajuudella, saat DC-tason jonnekin -pk: n ja + pk: n väliin.

Tarkkaan ottaen sekä CD-levyt että järjestelmät, joissa työskentelen, ovat "ylinäytteitä". ja tietysti kaikki muut tekevät pienemmässä tai suuremmassa määrin.

Yli näytteenoton etu on siis: -

• parantunut signaali-kohinasuhde,
• kyky palauttaa signaalit, joiden amplitudi on vähemmän kuin yksi kvantisointivaihe (kutsutaan ditteriksi ja käytetään myös CD-levyjen digitaalisessa äänessä),
• yksinkertaisemmat rekonstruointisuodattimet (analoginen ja digitaalinen verkkotunnus),
• DAC sinc-kompensointisuodatinta ei todennäköisesti tarvita.

En aio mennä tähän liian syvälle, koska olet todennäköisesti aloittelija tässä asiassa, mutta kysy, tarvitsetko lisätietoja.

MUOKKAA - OP: n tarkistuksen mukaisesti: -

Jos haluamme mitata 50 Hz: n vaihtosignaalin, asetamme ADC: n näytetaajuudeksi 1000 Hz ja otamme 10 jaksoa, eli (1000 Hz / 50 Hz) x 10 = 200 näytettä. Jos tulos ei ole hyvä, lisää syklit arvoon 100 jne. Kyllä, hän lisää vain näytteitä, mutta ei näytetaajuutta!

Useamman 50 Hz: n aaltomuodon syklien ottaminen voi tai voi ei anna sinulle mitä haluat. Esimerkiksi yhden syklin RMS-arvo voidaan laskea X: nä, mutta seuraava sykli voi olla murto-osia suurempi tai pienempi. Toinen ongelma on, että useiden syklien (tai jopa yhden syklin) otanta voi johtaa vain osittaiseen tarkkojen syklien kattamiseen, mikä antaa uuden virheen. Kuinka tiedät, että tulos ei ole hyvä, on toinen asia, ja luotan OP: han selitettäessä.

Yksi asia voidaan kuitenkin sanoa, jos signaali on vakaa (taajuus ja jännite ja muoto) yli useita syklejä, sitten otanta useammasta syklistä parantaa tarkkuutta.