オーバーサンプリングとノイズシェーピング SNR 計算ツール
より高いOSRから得られる有効ビットを含む、シグマデルタADCのオーバーサンプリングとノイズシェーピングによるSNR改善の計算
公式
SNR_os = SNR_base + 10·log₁₀(π²ᴸ/(2L+1)) + (2L+1)·10·log₁₀(OSR)
仕組み
オーバーサンプリングとノイズシェーピングは、アナログ-デジタル変換システムの信号対雑音比（SNR）を改善するために使用される高度な信号処理技術です。オーバーサンプリングでは、サンプリングレートがナイキストレートよりも大幅に高くなるため、分解能の向上とノイズの低減が可能になります。ノイズシェーピングは補完的な手法で、量子化ノイズスペクトルを数学的に再形成することで、より多くのノイズエネルギーをより高い周波数帯域に送り込んで、簡単に除去できます。 これらの手法の基本原則は、サンプリング帯域幅と引き換えに信号品質の向上を図ることです。はるかに高いレートでオーバーサンプリングを行うと、量子化ノイズはより広い周波数範囲に分散され、対象となる信号帯域におけるその密度が効果的に減少します。ノイズシェーピングは、フィードバックメカニズムと高度なデジタルフィルタリングアルゴリズムを使用して量子化ノイズを動的に再分配することで、このプロセスをさらに強化します。
計算例
実践的なヒント
- ✓信号特性に基づいて適切なオーバーサンプリング比を選択してください
- ✓よりアグレッシブなノイズリダクションには、高次のノイズシェーピングを使用してください
- ✓ノイズシェーピングアルゴリズムを実装するときは、計算の複雑さを考慮してください
- ✓ノイズシェーピングフィードバックループを設計する際のシステム安定性の検証
よくある間違い
- ✗高次ノイズシェーピングの計算オーバーヘッドを無視
- ✗不適切なオーバーサンプリングレートの選択
- ✗フィードバックシステムの安定性を考慮していない
- ✗アンチエイリアシング・フィルター設計を見落とす
よくある質問
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