过于过采样提高分辨率的一点疑问

发表于 2008-3-10 17:52

过采样可以提高精度的首要条件是噪声源要接近白噪声，例如量化噪声如果超过白噪声，那过采样也无法得到想要的精度。
我的问题是：
我在ad通道上输入标准电压，然后用过采样的方法以10位的AD采样平均后得到12位的结果，然后我拿这个标准电压除以12位的结果得到一个比例系数。
以后的测量我就用这个系数乘以用过采样方法得到的12位的值，那么这个值是不是一定是准确的呢？
同样的思路用8位的ad是否也能达到精确的12位结果？

发表于 2008-3-10 18:42

发表于 2008-3-10 19:38

先把输入接地，用过采样采集后平均，然后减去0，得到零点偏差。
然后把输入接标准电压，比如1V，用过采样采集后平均，然后减去零点偏差后除以标准电压得到系数。
以后测量的时候过采样平均后先减去零点偏差再除以系数，得到真实值。

发表于 2008-3-11 08:08

因为其统计信息已经被量化误差所淹没（注意，量化误差是非随机的，所以不能用统计学的方法消除。）

发表于 2008-3-11 08:22

理论我说不清楚，但我以前看过一**，说的是12位以下用过采样技术没有效果，好象说的也是量化误差的原因。。。
12--》16效果较好，只要连加256次再除以16次。。。

发表于 2008-3-11 10:45

发表于 2008-3-11 11:03

    AD的噪音一般远低于量化噪音，16位以下的AD尤为明显，故噪音的影响不是主要因素。
    影响过采样性能的是AD的DNL和INL，其中INL可以用查表的方法纠正，DNL的处理比较麻烦，几乎是硬伤。
    所以，要用过采样的方法提高精度，必须选用高DNL和高INL的AD芯片，尤其是DNL。
    另外，速度也是需要考虑的，因为过采样需要大大提高采样率。

发表于 2008-3-11 12:08

如果DNL和INL差的话，即使符合过采样的条件，使用过采样得到的结果也是不准确的。
如果量化噪声太大，如ad精度比较低的情况下，过采样无法得到精确的结果，但是经过校准后仍然能得到精确的结果。

我用到的是一个特例，如输入电压最高为4.2v，我想在4.2v左右得到一个准确的值，其他电压可以不用那么精确，我用标准的4.2v外加电压校准得到一个系数。那么即使ad的DNL和INL差的话，当输入电压在4.2V附近时得到结果仍然是准确的。这样用10位的ad甚至是8位的ad仍然可以达到12位的效果。各位认为以上说法有没有道理？

发表于 2008-3-13 07:42

在这种理想的情况下能否用“过采样”来提高AD的精度（位数）呢。

发表于 2008-3-13 08:38

发表于 2008-3-13 09:58

8楼：
我不太明白你问的是什么，不知道你说的系数究竟是怎么来的，难以针对性地回答你的问题。只好泛泛地谈一下，一般来说，AD转换中校准系数是用来补偿非线性误差的（主要是INL），另外，要提高AD采样的精度，不外乎以下几个手段：
1、提高AD芯片的位数，这是最直接的方法。
2、使用数字滤波等手段去除噪音。
3、压缩AD的有效输入范围，使之刚好涵盖输入信号的电压范围。楼主是不是要测锂电池电压，现在使用的是不是输入范围0~5V的AD，如果我猜得对的话，锂电池一般准确测4~4.5V就可以了，你如果在AD前面搭一个运放电路，把输入范围限定在4~4.5V，相当于AD转换提高了3.16位。
4、如果AD转换的速度有富于，可以考虑使用过采样技术。

9楼：
    不知道你为什么要在过采样三个字上加引号，也不知道“所谓的DNL和INL”中所谓是什么意思。总觉得在坛子中这样讲话听着不太舒服，人固有长短，话固有对错，论坛中，各抒己见可矣！随意攻击别人不利健康讨论。不仔细分析就鄙视别人的论点，也不利于自己学习。你可以搜索一下所有坛子，本人除有时自称菜鸟外，还从来没有说过别人是菜鸟之类的话。
    你提出的问题中有一个明显的错误，就是把信号的噪音引入了，衡量AD本身性能的时候，不应该考虑信号噪音，信号中的噪音也是输入信号的一部分，是AD量化结果中需要如实反映的。至于量化噪音，是理想AD也存在的，只要是有限位数的量化，就会产生量化噪音，这个噪音是可以计算出来的。另一个噪音是AD内部模拟电路产生的噪音，以及量化器本身不是理想产生的噪音，如果DNL和INL完全理想，则通过过采样能够提高的位数受这两个噪音的限制，如你所设，这两个噪音也是理想化的话，理论上可以无限提高采样精度。
    你知道吗，24位甚至更高的西格玛-德尔塔型AD，就是在一个只有1位的AD上通过过采样得到的。

发表于 2008-3-13 10:39

你所言的所谓24位AD并非就是一个1位的AD那么简单。

若真如你所言，仅一个1位AD（就算是一比较器吧），用楼主所谓的“过采样”能否得到24位的数据呢？别把概念给混了。

发表于 2008-3-13 15:33

发表于 2008-3-13 15:46

发表于 2008-3-13 18:59

~~,同意LS忽悠的"别把概念给混了",其它的都不敢苟同

发表于 2008-3-13 21:28

因为噪声是随机的，可以通过叠加/平均等减低能量的方法滤除噪声，而 ad 的分辨误差不一定是随机的，不能通过分散能量的方法消除。

发表于 2008-3-14 15:37

djyos的猜想十分正确。

  我想提高锂电的保护精度，如36V（保护电压42V）锂电，使用10bit的ad，精度是42/1024=41mV，这个精度对我来说太低了，那么需要用12bit的ad，但是这样的mcu要贵些。
  于是我想用10bit的ad来达到12bit的效果，就想到了过采样。
  由于过采样的限制条件（量化噪声，INL，DNL），用过采样提高的也许是分辨率而达不到想要的精度。我就想如果使用过采样的方法也不能提高精度的话，校准是一个好方法，因为我关心的是电池电压在快充满时的精度，过采样后我就用4.2伏/节的标准电压校准，这样在电池电压在4.2V左右就能达到12bit的精度。
  另外校准也是为了消除ad基准源的偏差。

因此我想问的是:1.用10bitAD通过过采样能不能达到12bit的精度，这个问题大家已经回答了。
2.即使过采样也不能达到12bit的精度，那么校准后能不能达到？

感谢大家的帮助！

发表于 2008-3-15 11:44

LZ：如果你都没法用所谓的过采样提高AD的位数（其实也不是绝对不行），还考虑什么校准方法？告诉你，就是理想的AD，对于一完全无噪声的信号（或噪声方差小于其AD的实际分辨率）的话，用任何校准的方法都没有效果。矫正只能改变系统的某些固定误差，如非线性和零点偏差等。

用区间映射是一个可行的办法。

发表于 2015-1-23 14:58

HWM高人啊！

过于过采样提高分辨率的一点疑问

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好象过采样理论需要最少12位AD

我感觉是不是这样作比较准一点？

如果量化误差大于噪声，所谓的“过采样”就没有意义了。

LS

取决于被测信号的“噪声”相对强度。

噪音不是问题

那是否可以这样理解

试问七楼：若被测信号没有噪声且所谓的DNL和INL完全理想，

~~,旧瓶装新酒

回8楼9楼

to 11楼：别太敏感了

忽悠，接着忽悠……

LS有何高见？

俺没有高见,只是看见

过采样可以提高信噪比，对于分辨率的提高效果不大

我的现实问题是

“即使过采样也不能达到12bit的精度，那么校准后能不能达到

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