Mit diesem Experiment werden wir zeigen, dass es möglich ist, die Genauigkeit eines ADC . durch Zufall zu verbessern (Analog-Digital-Wandler).
Ein ADC misst eine analoge Spannung und wandelt sie in einen diskreten Zahlenwert um, das heißt, es quantisiert es in eine bestimmte Anzahl von Werten, die vom Minimum bis zum Maximum des Messbereichs reichen.
Wir verwenden einen ADC von 10 Bit im Master-Modul gefunden, aber wir könnten mit jedem ADC-Typ eine Auflösungsverbesserung erzielen.
Unser ADC ist bereits überabgetastet bis zu 16 Bit vom Mikrocontroller, aber wir werden in der Lage sein zu verifizieren, dass ohne die Hinzufügung von Zufallsrauschen die durch Oversampling erreichbare Verbesserung minimal ist. Die Werte gruppieren sich jedoch um die quantisierten Werte des ADC.
Daher variiert die Eingangsspannung von 0 ein 3.3 Volt haben wir ungefähr 1000 Gardens (1024 um genau zu sein). Daher sind die von unserem ADC erzeugten Werte um 3.3 Millivolt voneinander.
Die Phasen des Experiments
- Wir werden diesen ADC an eine variable Spannung anschließen und die Ausgangswerte mit dem SignalScope anzeigen, das entfernte Schritte anzeigt 3.3 Millivolt voneinander.
- Dann fügen wir eine zufällige Spannung von ca 3.3 Millivolt Amplitude und wir werden einhundert aufeinanderfolgende Samples mitteln.
- Abschließend werden wir mit dem SignalScope noch einmal die Messwerte anzeigen und überprüfen, ob die Schritte sehr klein geworden sind und nicht mehr sichtbar sind.
IM BAU
… erzeugt durch ein PWM-Signal
Von der Theorie zur Praxis
Diese Ergebnisse sind nicht nur theoretisch, wir können sie tatsächlich nutzen, um unsere Systeme zu verbessern. Zum Beispiel können wir diesen ADC an einen integrierten LM385 c anschließen und die Temperatur messen, wie auf dieser Seite beschrieben, und da der LM385 produziert 10 mV für jedes Grad Celsius, wir erhalten die folgenden ergebnisse:
- Auflösung mit der klassischen Methode = 0.3 Celsiusgrad
- Auflösung mit Zufälligkeit = 3 Tausendstel Grad Celsius
Wir sind mit Determinismus aufgewachsen, daher können wir kaum glauben, dass Präzision durch Zufall erreicht werden kann. Aber dieses Experiment zeigt dies deutlich und wenn Sie das Prinzip erst einmal verstanden haben, wird es einfacher, nicht-deterministischen Methoden zu vertrauen.