Avec cette expérience, nous démontrerons qu'il est possible d'utiliser l'aléatoire pour améliorer la précision d'un ADC (Convertisseur analogique-numérique).
Un CAN mesure une tension analogique et la convertit en une valeur numérique discrète, c'est-à-dire qu'il le quantifie en un certain nombre de valeurs allant du minimum au maximum de la plage de mesure.
Nous utiliserons un ADC de 10 bit trouvé dans le module Master mais nous pourrions obtenir une amélioration de la résolution avec n'importe quel type d'ADC.
Notre ADC est déjà suréchantillonné jusqu'à 16 peu du micro-contrôleur, mais nous pourrons vérifier que sans l'ajout de bruit aléatoire l'amélioration pouvant être obtenue avec le suréchantillonnage est minime. Cependant, les valeurs se regroupent autour des valeurs quantifiées de l'ADC.
Par conséquent, comme la tension d'entrée varie de 0 une 3.3 volts que nous avons environ 1000 jardins (1024 pour être précis). Par conséquent les valeurs produites par notre ADC sont espacées de 3.3 millivolts les uns des autres.
Les phases de l'expérimentation
- Nous allons connecter cet ADC à une tension variable et afficher les valeurs de sortie avec le SignalScope qui affichera les étapes distantes 3.3 millivolts les uns des autres.
- Ensuite, nous ajouterons une tension aléatoire d'environ 3.3 millivolts d'amplitude et nous ferons la moyenne d'une centaine d'échantillons successifs.
- Enfin nous afficherons à nouveau avec le SignalScope les valeurs mesurées et nous vérifierons que les pas sont devenus très petits et ne sont plus visibles.
EN CONSTRUCTION
… produit par un signal PWM
De la théorie à la pratique
Ces résultats ne sont pas que théoriques, nous pouvons réellement les utiliser pour améliorer nos systèmes. Par exemple, on peut connecter ce CAN à un LM385 intégré c mesurer la température comme expliqué sur cette page, et puisque le LM385 produit 10 mV pour chaque degré centigrade, nous obtiendrons les résultats suivants:
- Résolution avec la méthode classique = 0.3 degrés Celsius
- Résolution avec l'ajout d'aléatoire = 3 millièmes de degré centigrade
Nous avons été élevés dans le déterminisme, nous avons donc du mal à croire que la précision puisse être obtenue par hasard. Mais cette expérience le démontre clairement et une fois que vous aurez compris le principe, il sera plus facile de faire confiance aux méthodes non déterministes.