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Signal

Calculateur SNR pour suréchantillonnage et mise en forme du bruit

Calculez l'amélioration du SNR grâce au suréchantillonnage et à la mise en forme du bruit pour les ADC sigma-delta, y compris les bits effectifs obtenus grâce à un OSR plus élevé

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Formule

SNR_os = SNR_base + 10·log₁₀(π²ᴸ/(2L+1)) + (2L+1)·10·log₁₀(OSR)

NADC resolution (bits)
OSROversampling ratio
LNoise shaping order
SNRSignal-to-noise ratio (dB)
ENOBEffective number of bits (bits)

Comment ça marche

Le suréchantillonnage et la mise en forme du bruit sont des techniques avancées de traitement du signal utilisées pour améliorer le rapport signal/bruit (SNR) dans les systèmes de conversion analogique-numérique. En cas de suréchantillonnage, la fréquence d'échantillonnage est nettement supérieure à la fréquence de Nyquist, ce qui permet d'améliorer la résolution et de réduire le bruit. La mise en forme du bruit est une technique complémentaire qui remodèle mathématiquement le spectre de bruit de quantification, en repoussant plus d'énergie sonore vers des bandes de fréquences plus élevées qui peuvent être facilement filtrées. Le principe fondamental de ces techniques est d'échanger la bande passante d'échantillonnage pour améliorer la qualité du signal. En suréchantillonnant à une fréquence beaucoup plus élevée, le bruit de quantification est réparti sur une plage de fréquences plus large, ce qui réduit efficacement sa densité dans la bande de signal d'intérêt. La mise en forme du bruit améliore encore ce processus en utilisant des mécanismes de rétroaction et des algorithmes de filtrage numérique sophistiqués pour redistribuer dynamiquement le bruit de quantification.

Exemple Résolu

Considérons un système ADC avec les paramètres suivants : - Fréquence du signal d'entrée : 1 kHz - Fréquence d'échantillonnage de base : 2,2 kHz (fréquence de Nyquist) - Rapport de suréchantillonnage : 64x - Ordre de mise en forme du bruit : 3ème ordre Étapes de calcul : 1. Nouvelle fréquence d'échantillonnage = 2,2 kHz × 64 = 140,8 kHz 2. Amélioration effective de la résolution des bits = 10 * log10 (64) ≈ 18 dB 3. La fonction de transfert de bruit applique une mise en forme du bruit de 3e ordre 4. Amélioration du SNR qui en résulte : environ 15 à 20 dB par rapport à l'échantillonnage standard

Conseils Pratiques

  • Choisissez un ratio de suréchantillonnage approprié en fonction des caractéristiques de votre signal
  • Utilisez une mise en forme du bruit d'ordre supérieur pour une réduction du bruit plus agressive
  • Tenez compte de la complexité informatique lors de l'implémentation d'algorithmes de mise en forme du bruit
  • Vérifiez la stabilité du système lors de la conception de boucles de rétroaction de mise en forme du bruit

Erreurs Fréquentes

  • Ignorer les frais de calcul liés à la mise en forme du bruit d'ordre supérieur
  • Sélection de taux de suréchantillonnage inappropriés
  • Ne pas tenir compte de la stabilité du système de feedback
  • Oublier la conception des filtres anti-crénelage

Foire Aux Questions

Généralement entre 32x et 128x, selon les exigences en matière de signal et les contraintes du système
En redistribuant le bruit de quantification vers des bandes de fréquences plus élevées qui peuvent être facilement filtrées, réduisant ainsi le bruit dans la bande de signal d'intérêt
Complexité informatique accrue, consommation d'énergie plus élevée et problèmes de stabilité potentiels dans les systèmes de feedback

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