ADC选型——对采样定理的认识

    最近在设计一个惯性测量单元，传感器采用了陀螺仪，加速度计和磁阻传感器，这三种传感器的输出都是0V-5V的模拟电压信号，开始在选择ADC时主要考虑了一下5个参数：采样精度（ADC的位数），采样速度，带宽，通道数和功耗。在选择ADC时很纠结，因为同时能满足五项指标要求的ADI和TI的ADC几乎没有。后来就请教了一位大侠，才明白其实根本不用考虑带宽。

    下面先说一下采样定理，采样定理指如果信号是带限的，并且采样频率高于信号带宽的一倍，那么，原来的连续信号可以从采样样本中完全重建出来。其描述的是在未收敛的情况下，重复时间无限长的信号经它极限接近2倍频率的采样可以完全获得信号的信息，采样时间同样是重复无限长，采样定理说的是极限，不是实现过程。所谓的2倍，也是极限的概念，在有限的采样次数中，不可能用等于2倍采样率获得信息的全部。
    采样定理是在频域内分析信号才需要考虑的事情。而惯性测量单元的输出并不是用于在频域内进行信号分析的，而是根据采集到的数值实时的去解算运动物体的姿态，用于调整运动物体的姿态和位置。所以根本不用去考虑带宽这个指标。而真正需要考虑的是采样精度和采样速度，ADC的频率必须满足解算系统的要求。
    比如，在运动过程里面，最恶劣的情况下每秒需要50个陀螺数据就完全能足够精度的解算出姿态，那么陀螺的有效输出只有50hz，在这个系统里面，只要用超过50hz采样速度的ADC就能满足，哪怕用100兆输出的陀螺，500兆的ADC，结果依然是每秒用50个数据就足够，剩下的数据只是舍弃，或者用于增加一些无谓的所谓精度。