随着科学技术的不断发展,产品的数字化、精确程度在很多系统中起着至关重要的作用。很多产品需要基于模数转换器(ADC)进行测量,将检测的模拟信号表示为数字信号,以便于更好地传输和处理。而且随着人类认知的不断发展,越来越多的领域(如天文、生物医学、地震学等领域)需要被探索,而微弱信号(如：弱磁、弱光、微震动、小位移、心电、脑电等)的检测成为探索未知领域的关键因素。然而在对微弱信号检测时,由于一般的探测装置及A/D转换器等设备在性能上的不足,检测结果往往不能满足探测未知领域的需要。而当使用高精度的A/D转换器时,检测成本又会很高。很多时候,在进行检测前,要对输入信号进行放大滤波,使小信号进入A/D转换器的识别范围,然后使用普通精度的A/D转换器进行采样、量化等,进而实现对信号的检测。此举会增加复杂的放大电路,使系统变得繁琐,且不利于降低成本。为了提高A/D转换器的分辨能力,增加A/D转换的有效位数,人们引入了过采样的概念。过采样技术是一种提高A/D转换器性能的常用方法,该方法通过提高采样频率,来降低混杂在信号通频带内的噪声功率,从而提高信噪比,进而增加A/D转换器的有效位数。由于过采样的应用范围广泛,迅速成为A/D转换领域广为使用的方法。基于过采样原理,业内专家提出了很多改善A/D采样精度的方案,进一步丰富了过采样原理。在众多方案中,A-Σ调制和三角波调制有着较为广泛的应用。本论文的思路来自梯度均值理论。在梯度均值方案中,对采样信号叠加梯度信号,阶梯信号总幅值为1LSB,每阶梯幅值为1/2mLSB,应用梯度均值方案后,A/D系统的分辨能力变为原来的2m倍。虽然梯度均值方案在提高A/D分辨率上效果明显,但因为该方案中阶梯波幅值过小,使其很难在应用中广泛推广。在梯度均值方案的思路引导下,以过采样理论为基础,本论文提出了基于过采样的阶梯波叠加方法。本方法目的在于利用中低分辨率的A/D设备,在节约检测成本的基础上,实现高分辨率测量。本方法不仅适用于一般的A/D检测系统,而且该方法通过叠加阶梯波抬高输入信号电平,可以使微弱信号进入普通A/D转换器的识别范围,从而实现对微弱信号的检测。基于过采样的阶梯波叠加方法为微弱信号检测提供了一种新的途径,在微弱信号检测领域有着不错的应用前景。本文最后给出了基于过采样的阶梯波叠加方案在微弱信号检测时的仿真实验,仿真结果很好地实现了提高分辨率的目标,证明了本方法的有效性。