Con este experimento demostraremos que es posible utilizar la aleatoriedad para mejorar la precisión de un ADC (Conversor analógico a digital).
Un ADC mide un voltaje analógico y lo convierte en un valor numérico discreto, es decir, lo cuantifica en un cierto número de valores que van desde el mínimo al máximo del rango de medición.
Usaremos un ADC de 10 bit encontrado en el módulo Master pero podríamos obtener una mejora de resolución con cualquier tipo de ADC.
Nuestro ADC ya está sobremuestreado hasta 16 poco del microcontrolador, pero podremos comprobar que sin la adición de ruido aleatorio la mejora que se obtiene con el sobremuestreo es mínima. Sin embargo, los valores se agrupan alrededor de los valores cuantificados del ADC.
Por lo tanto, como el voltaje de entrada varía de 0 a 3.3 voltios que tenemos sobre 1000 jardines (1024 para ser preciso). Por lo tanto, los valores producidos por nuestro ADC están espaciados por 3.3 milivoltios el uno del otro.
Las fases del experimento
- Conectaremos este ADC a un voltaje variable y mostraremos los valores de salida con el SignalScope que mostrará pasos distantes 3.3 milivoltios el uno del otro.
- Luego agregaremos un voltaje aleatorio de aprox. 3.3 milivoltios de amplitud y promediaremos cien muestras sucesivas.
- Finalmente mostraremos nuevamente con el SignalScope los valores medidos y verificaremos que los pasos se han vuelto muy pequeños y ya no son visibles.
EN CONSTRUCCIÓN
… producido por una señal PWM
De la teoría a la práctica
Estos resultados no son solo teóricos, de hecho, podemos usarlos para mejorar nuestros sistemas. Por ejemplo, podemos conectar este ADC a un LM385 c integrado para medir la temperatura como se explica en esta página, y dado que el LM385 produce 10 mV por cada grado centígrado, obtendremos los siguientes resultados:
- Resolución con el método clásico = 0.3 Grados celsius
- Resolución con la adición de aleatoriedad = 3 milésimas de grado centígrado
Hemos sido educados en el determinismo, por lo que nos cuesta creer que la precisión se pueda lograr por casualidad.. Pero este experimento demuestra claramente esto y una vez que comprenda el principio, será más fácil confiar en métodos no deterministas..