Meta tiddisinja b'konvertitur analogu għal diġitali (ADC), huwa faċli li wieħed jemmen bi żball li t-tnaqqis tas-sinjal tad-dħul biex jissodisfa l-iskala sħiħa tal-ADC jikkawża tnaqqis sinifikanti fil-proporzjon sinjal-ħoss (SNR ).
Id-disinjaturi tas-sistema li għandhom bżonn jittrattaw ma 'bandli ta' vultaġġ wiesa 'huma partikolarment imħassba dwar dan. Barra minn hekk, meta mqabbla ma ’ADCs imħaddma b’vultaġġi ogħla, ADCs imħaddma b’vultaġġi baxxi (5V jew inqas) huma aktar diversi.
Provvista ta 'vultaġġ ogħla ġeneralment twassal għal konsum ta' enerġija akbar u tqassim aktar ikkumplikat tal-bord taċ-ċirkwit (per eżempju, huma meħtieġa aktar kapaċituri ta 'diżakkoppjar).
Ħafna sinjali ġġenerati minn sensuri jew sistemi huma sinjali bipolari ta 'vultaġġ għoli (bħas-sinjal ta' ± 10V użat ħafna). Madankollu, hemm ħafna modi sempliċi biex tgħaddi dan is-sinjal mill-ADC; jistgħu jintużaw ukoll diversi soluzzjonijiet integrati ta 'vultaġġ għoli ADC: jista' jimmaniġġja dan is-sinjal kbir ta 'input fuq skala sħiħa mingħajr ma jissagrifika l-SNR. Dawn is-soluzzjonijiet jeħtieġu vultaġġ ta 'provvista għoli ħafna biex jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-firxa tal-input, u l-konsum tal-enerġija tagħhom huwa wkoll pjuttost kbir (Figura 1). Dawn l-ADCs ta 'vultaġġ għoli jnaqqsu wkoll l-għażla ta' soluzzjonijiet ta 'kondizzjonament tas-sinjali (op amp). Jekk is-sinjal jeħtieġ li jkun multiplexed b'kombinazzjoni ta 'inputs ta' vultaġġ għoli u vultaġġ baxx, l-ispiża tas-sistema se tiżdied b'mod sinifikanti (Figura 2).
Tista 'wkoll tuża l-amplifikatur tad-dħul biex tiskala s-sinjal biex taqbel mal-firxa tad-dħul fuq skala sħiħa tal-ADC ta' vultaġġ baxx. Dan iċ-ċirkwit tal-ikkundizzjonar tas-sinjali jista 'jkun imqabbad ma' input multiplexat sabiex is-sinjali kollha jkunu jistgħu jkunu konformi mal-firxa ADC (Figura 3).
Meta tuża amplifikatur għall-iskalar tal-vultaġġ tas-sinjal, il-ħoss jiġi referenzjat għad-dħul tal-amplifikatur. F'dan iż-żmien, hemm żewġ sorsi ta 'storbju prinċipali: il-ħoss ta' referenza ta 'input ta' l-amplifikatur innifsu, u l-ħoss ta 'referenza ta' input imnaqqas ta 'l-ADC. Dawn iż-żewġ sorsi ta 'storbju huma kkombinati f'termini kwadratiku. Barra minn hekk, il-ħoss tal-amplifikatur huwa wkoll iffiltrat mill-bandwidth tad-dħul tal-ADC u l-filtru anti-aliasing bejn l-amplifikatur u l-input ADC, ara l-Figura 4.
Figura 4: L-amplifikatur taż-żum jintroduċi l-istorbju, iżda l-istorbju huwa ffiltrat miċ-ċirkwit RC u n-netwerk tad-dħul tal-ADC.
Il-formula tal-kalkolu tas-sistema SNR (terminal tad-dħul tal-amplifikatur) hija:
Fejn: VnADC huwa l-input RMS noise tal-ADC; VnOPA huwa l-istorbju ta 'referenza tal-input tal-amplifikatur (X darbiet ir-referenza tal-input) = frekwenza b'polar wieħed -3dB.
Minħabba l-firxa fuq skala sħiħa tal-ADC, il-ħoss ta ’referenza ta’ input ADC, u l-fattur ta ’skala tal-amplifikatur, hemm żewġ fatturi varjabbli li jaffettwaw l-għan tat-tnaqqis tat-telf tal-SNR: il-frekwenza tal-qtugħ tal-filtru u l-istorbju ta’ referenza tal-input tal-amplifikatur.
Jekk is-sors tas-sinjal għandu komponenti ta 'frekwenza baxxa, jista' jiġi ddisinjat filtru sabiex l-amplifikatur ikun jista 'jittollera ħoss ikbar ta' input (ħoss ta 'input ogħla ġeneralment ikun relatat ma' konsum u spiża ta 'enerġija aktar baxxi). Jekk l-ADC tillimita l-bandwidth tas-sistema, l-amplifikatur jeħtieġ li jkollu storbju ta 'referenza ta' input baxx biżżejjed biex jikkontrolla t-telf ta 'SNR f'firxa aċċettabbli.
Pereżempju, mogħti sinjal ta ’input ta’ ± 10V u ADC ta ’skala sħiħa ta’ 5VP-P b’SNR ta ’92dB, il-fattur ta’ skala (il-proporzjon tal-input għall-iskala sħiħa) huwa 4. Il-ħoss ta ’referenza ta’ input ADC fi id-data sheet hija 44.4 nV RMS. Jekk wieħed jassumi li l-frekwenza tal-qtugħ tal-filtru hija 10kHz u l-istorbju ta 'referenza tal-input tal-amplifikatur huwa 10nV / (Hz) 1/2, it-telf SNR huwa: SNR (telf) = 0.035dB.
Jekk m'hemm l-ebda filtru u l-wisa 'tal-frekwenza ADC huwa preżunt li jkun 10MHz, sabiex jinkiseb l-istess telf ta' SNR, il-ħoss ta 'referenza ta' input meħtieġ isir 0.3nV / (Hz) 1/2. Dan ir-rekwiżit huwa strett ħafna.
Għal ADC bl-istess bandwidth ta '10MHz, jekk SNR (telf) = 0.5dB huwa permess, ir-rekwiżit tal-ħoss tal-amplifikatur huwa 4nV / (Hz) 1/2, li huwa relattivament faċli biex jiġi implimentat.
Għalhekk, jekk jingħataw il-wisa 'tal-banda tas-sistema u t-telf SNR permissibbli, iż-żieda ta' amplifikatur proporzjonali biex tikkonverti s-sinjal ta 'vultaġġ għoli għal ADC ta' vultaġġ baxx fil-medda ta 'skala sħiħa tkun soluzzjoni kompletament fattibbli. Meta tgħaddi sinjali multipli b'amplitudnijiet ta 'swing differenti għal ADC multiplexed ta' vultaġġ baxx, din is-soluzzjoni tista 'tikseb sistema kost-effettiva.
prodotti oħra tagħna:
