基于這采樣的階梯波疊加A-D方案.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品的數(shù)字化、精確程度在很多系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。很多產(chǎn)品需要基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進行測量，將檢測的模擬信號表示為數(shù)字信號，以便于更好地傳輸和處理。而且隨著人類認(rèn)知的不斷發(fā)展，越來越多的領(lǐng)域（如天文、生物醫(yī)學(xué)、地震學(xué)等領(lǐng)域）需要被探索，而微弱信號（如:弱磁、弱光、微震動、小位移、心電、腦電等）的檢測成為探索未知領(lǐng)域的關(guān)鍵因素。然而在對微弱信號檢測時，由于一般的探測裝置及A/D轉(zhuǎn)換器等設(shè)備在性能上的不足，檢

2、測結(jié)果往往不能滿足探測未知領(lǐng)域的需要。而當(dāng)使用高精度的A/D轉(zhuǎn)換器時，檢測成本又會很高。很多時候，在進行檢測前，要對輸入信號進行放大濾波，使小信號進入A/D轉(zhuǎn)換器的識別范圍，然后使用普通精度的A/D轉(zhuǎn)換器進行采樣、量化等，進而實現(xiàn)對信號的檢測。此舉會增加復(fù)雜的放大電路，使系統(tǒng)變得繁瑣，且不利于降低成本。為了提高A/D轉(zhuǎn)換器的分辨能力，增加A/D轉(zhuǎn)換的有效位數(shù)，人們引入了過采樣的概念。過采樣技術(shù)是一種提高A/D轉(zhuǎn)換器性能的常用方法，該方法

3、通過提高采樣頻率，來降低混雜在信號通頻帶內(nèi)的噪聲功率，從而提高信噪比，進而增加A/D轉(zhuǎn)換器的有效位數(shù)。由于過采樣的應(yīng)用范圍廣泛，迅速成為A/D轉(zhuǎn)換領(lǐng)域廣為使用的方法。基于過采樣原理，業(yè)內(nèi)專家提出了很多改善A/D采樣精度的方案，進一步豐富了過采樣原理。在眾多方案中，△-Σ調(diào)制和三角波調(diào)制有著較為廣泛的應(yīng)用。
　　本文的思路來自梯度均值理論。在梯度均值方案中，對采樣信號疊加梯度信號，階梯信號總幅值為1LSB，每階梯幅值為1/2mLSB

4、，應(yīng)用梯度均值方案后，A/D系統(tǒng)的分辨能力變?yōu)樵瓉淼?m倍。雖然梯度均值方案在提高A/D分辨率上效果明顯，但因為該方案中階梯波幅值過小，使其很難在應(yīng)用中廣泛推廣。在梯度均值方案的思路引導(dǎo)下，以過采樣理論為基礎(chǔ)，本論文提出了基于過采樣的階梯波疊加方法。本方法目的在于利用中低分辨率的A/D設(shè)備，在節(jié)約檢測成本的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)高分辨率測量。本方法不僅適用于一般的A/D檢測系統(tǒng)，而且該方法通過疊加階梯波抬高輸入信號電平，可以使微弱信號進入普通A/