过采样和欠采样
问:为什么很多现代ADC的信号带
宽要远远大于其最大采样频率?根
据采样理论,信号频率不是应该
限制为采样频率的一半吗?还
有,输入级带宽较小不是可以降
低功耗吗?
答:在过去十年间,这点确实已
经成为采样ADC的一种常见特性。不
过,由于输入级通常包括开关电容采样电
路,因此带宽增加几乎未对ADC功耗造成
太大影响。在带有输入缓冲器的ADC中,
这些放大器的功耗与其带宽大致成比例,
但随着现代放大器工艺的继续发展,每一
代放大器在带宽方面都有所增加,而功耗
高但带宽相对较窄、时钟频率较低的信号,
如数字广播的中频(IF)信号。这类系统中的
ADC必须具有宽信号带宽,但最大时钟频
率不需要太高。
过采样和欠采样.pdf
共10条
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4楼
为什么很多现代ADC的信号带
宽要远远大于其最大采样频率?根
据采样理论,信号频率不是应该
限制为采样频率的一半吗?还
有,输入级带宽较小不是可以降
低功耗吗?
答:在过去十年间,这点确实已
经成为采样ADC的一种常见特性。不
过,由于输入级通常包括开关电容采样电
路,因此带宽增加几乎未对ADC功耗造成
太大影响。在带有输入缓冲器的ADC中,
这些放大器的功耗与其带宽大致成比例,
但随着现代放大器工艺的继续发展,每一
代放大器在带宽方面都有所增加,而功耗
却不断下降。
根据采样理论,对复杂信号(由数种不
同频率的分量信号组成)进行采样时,
如果采样时钟频率不到信号中最大频率
的两倍,则会出现一种称为“混叠”的
现象。当采样时钟频率足够低时,则导
致一种称为“欠采样”的混叠。
在早期数据采样系统中,输入信号几乎始
终是基带信号,信号频率范围为直流(如果
已进行交流耦合,则为接近直流)至截止频
率,后者通常由低通滤波器(LPF)决定。此
类系统中一旦出现混叠现象,即会妨碍正
常操作,并可能会导致严重问题。
但在信号的总带宽不到采样频率的一半时,
如果对采样频率与信号频率范围之间的关
系加以正确定义,那么混叠并不会带来问
题。如今,很多数据采样系统处理频率较
高但带宽相对较窄、时钟频率较低的信号,
如数字广播的中频(IF)信号。这类系统中的
ADC必须具有宽信号带宽,但最大时钟频
率不需要太高。
正如我们在之前的一篇非常见问题解答
中看到的,通过增加采样时钟速率,可
以提高数据采样系统的分辨率。该程序
称为“过采样”。如果信号带宽很小,
则即使信号频率很高,我们仍旧可以使用
您在提问中描述的ADC来构建高性能系
统;在该系统中,时钟频率远远超过信号
带宽,但却要远远低于信号的中心频率。
初看起来可能觉得不可思议,不过此类系
统的确同时具有欠采样和过采样功能。
1通常称作奈奎斯特或奈奎斯特-香农采样理论,以
最先提出其理论基础的哈里·奈奎斯特和克劳德·
香农两人的名字命名。
2非常见问题解答13 –“您可能会觉得有点高深莫
测,但其实Σ-Δ转换器并不难懂。”
宽要远远大于其最大采样频率?根
据采样理论,信号频率不是应该
限制为采样频率的一半吗?还
有,输入级带宽较小不是可以降
低功耗吗?
答:在过去十年间,这点确实已
经成为采样ADC的一种常见特性。不
过,由于输入级通常包括开关电容采样电
路,因此带宽增加几乎未对ADC功耗造成
太大影响。在带有输入缓冲器的ADC中,
这些放大器的功耗与其带宽大致成比例,
但随着现代放大器工艺的继续发展,每一
代放大器在带宽方面都有所增加,而功耗
却不断下降。
根据采样理论,对复杂信号(由数种不
同频率的分量信号组成)进行采样时,
如果采样时钟频率不到信号中最大频率
的两倍,则会出现一种称为“混叠”的
现象。当采样时钟频率足够低时,则导
致一种称为“欠采样”的混叠。
在早期数据采样系统中,输入信号几乎始
终是基带信号,信号频率范围为直流(如果
已进行交流耦合,则为接近直流)至截止频
率,后者通常由低通滤波器(LPF)决定。此
类系统中一旦出现混叠现象,即会妨碍正
常操作,并可能会导致严重问题。
但在信号的总带宽不到采样频率的一半时,
如果对采样频率与信号频率范围之间的关
系加以正确定义,那么混叠并不会带来问
题。如今,很多数据采样系统处理频率较
高但带宽相对较窄、时钟频率较低的信号,
如数字广播的中频(IF)信号。这类系统中的
ADC必须具有宽信号带宽,但最大时钟频
率不需要太高。
正如我们在之前的一篇非常见问题解答
中看到的,通过增加采样时钟速率,可
以提高数据采样系统的分辨率。该程序
称为“过采样”。如果信号带宽很小,
则即使信号频率很高,我们仍旧可以使用
您在提问中描述的ADC来构建高性能系
统;在该系统中,时钟频率远远超过信号
带宽,但却要远远低于信号的中心频率。
初看起来可能觉得不可思议,不过此类系
统的确同时具有欠采样和过采样功能。
1通常称作奈奎斯特或奈奎斯特-香农采样理论,以
最先提出其理论基础的哈里·奈奎斯特和克劳德·
香农两人的名字命名。
2非常见问题解答13 –“您可能会觉得有点高深莫
测,但其实Σ-Δ转换器并不难懂。”
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