18位采样意义

      目前几乎找不到18位Σ-Δ音频A/D芯片,或是早期停产的,基本都是24位的,还有少量16位的。24位十分难以实现,其中之一就是片内外干扰,对于片外干扰容限计算公式如下:

分辨电压 = (基准电压 / 采样位数) * 换算单位(微伏)

多数24位音频采样A/D芯片工作电压不高,但输入端故意拉宽电压,且采用低阻差分方式,以提高信噪比。大多基准电压为2Vrms,要换算为峰峰值,公式为:

峰峰系数(peak-to-peak)= 2√2 V  (≈2.828 V)。

峰峰电压 = 有效值 * 峰峰系数,峰峰基准电压为 = 2V * 2.828 = 5.656V,也就是输入端差分范围。

24位分辨电压 = (基准电压 / 采样位数) * 换算单位(微伏) = (5.656V / 2^24) * 10^6 = 0.33712uV,高级高压摆中速运放窄带宽内峰峰噪音不少于数微伏,噪音已严重超过分辨率。就是无线话筒,也要有线进入线路才能采样,对传输信号屏蔽,也是有限的。还有开关电源顽固性的干扰是无法克服的。这仅仅是对输入噪声容限的影响。实现起来十分困难。对于18位计算公式如下:

18位分辨电压 = (5.656V / 2^18) * 10^6 = 21.5759uV,要求噪音、干扰、漂移要小于21.5759微伏,只要舍得付出点代价,是有可能实现的。

20位分辨电压 = (5.656V / 2^20) * 10^6 = 5.3939uV,要求噪音、干扰、漂移要小于5.3939微伏,只要不惜代价,是有可能实现的。

当量化精度为16bit时,动态范围为96.32分贝,人耳的无痛苦极限声压是90分贝,已到极限。由于数码的阶梯效应,造成低位1/2不确定性,且无法克服,每一位可影响6分贝不确定性,16位采样刚好达到人耳的无痛苦极限声压90分贝,仅是理论计算值。为了实现真正的90分贝或大于90分贝,则要提高量化精度,17位从来没有过,那就18位了。再高已无意义,16位的细度已无法分辨。为什么选择90分贝,因为是人耳的无痛苦极限。

注:

(1) 16位A/D动态范围 = 20lg(2^16/2) = 90.3089 dB

(2) 18位A/D动态范围 = 20lg(2^18/2) = 102.3501 dB

(3) 分贝是声压级单位,记为dB 。是计量声音强度相对大小的单位,分贝值表示的是声音的量度单位。按普通人的听觉,

     0 -2 0   分贝 很静,几乎感觉不到。

     2 0 -4 0 分贝 安静,犹如轻声絮语。

     4 0 -6 0 分贝 一般,普通室内谈话。

     6 0 -7 0 分贝 吵闹,有损神经。

     7 0 -9 0 分贝 很吵,神经细胞受到破坏。

     9 0 -1 0 0 分贝 吵闹加剧,听力受损。

     1 0 0 -1 2 0 分贝 难以忍受,呆一分钟即暂时致聋。

 

posted @ 2016-12-04 22:40  hbg200  阅读(401)  评论(0编辑  收藏  举报