Projektējot ar analogo-digitālo pārveidotāju (ADC), ir viegli kļūdaini uzskatīt, ka, samazinot ieejas signālu, lai tas atbilstu ADC pilna mēroga diapazonam, ievērojami samazināsies signāla un trokšņa attiecība ).
Īpaši tas ir noraizējies par sistēmu dizaineriem, kuriem jārisina plašas sprieguma svārstības. Turklāt, salīdzinot ar ADC, ko darbina augstāks spriegums, ADC, ko darbina zems spriegums (5 V vai zemāks), ir daudzveidīgāki.
Lielāka sprieguma padeve parasti noved pie lielāka enerģijas patēriņa un sarežģītāka shēmas plates izkārtojuma (piemēram, ir nepieciešami vairāk atdalīšanas kondensatoru).
Daudzi sensoru vai sistēmu radītie signāli ir bipolāri augstsprieguma signāli (piemēram, plaši izmantots ± 10V signāls). Tomēr ir daudz vienkāršu veidu, kā nodot šo signālu caur ADC; Var izmantot arī dažādus integrētus augstsprieguma ADC risinājumus: tas var apstrādāt šo lielo pilna mēroga ieejas signālu, nezaudējot SNR. Šiem risinājumiem ir nepieciešams ļoti augsts barošanas spriegums, lai izpildītu ieejas diapazona prasības, un arī to enerģijas patēriņš ir diezgan liels (1. attēls). Šie augstsprieguma ADC arī sašaurina signāla kondicionēšanas (op amp) risinājumu izvēli. Ja signālu nepieciešams multipleksēt ar augstsprieguma un zemsprieguma ieeju kombināciju, sistēmas izmaksas ievērojami palielināsies (2. attēls).
Jūs varat arī izmantot ieejas pastiprinātāju, lai mērogotu signālu, lai tas atbilstu zemsprieguma ADC pilna mēroga ieejas diapazonam. Šo signāla kondicionēšanas ķēdi var savienot ar multipleksētu ieeju, lai visi signāli varētu būt saskaņā ar ADC diapazonu (3. attēls).
Izmantojot signāla sprieguma mērogošanai pastiprinātāju, troksnis tiek attiecināts uz pastiprinātāja ieeju. Šajā laikā ir divi galvenie trokšņa avoti: paša pastiprinātāja ieejas atsauces troksnis un ADC samazinātais ieejas atsauces troksnis. Šie divi trokšņa avoti ir apvienoti kvadrātiskā izteiksmē. Turklāt pastiprinātāja troksni filtrē arī ADC ieejas joslas platums un anti-aliasing filtrs starp pastiprinātāju un ADC ieeju, sk. 4. attēlu.
4. attēls: Tālummaiņas pastiprinātājs ievada troksni, bet troksni filtrē RC ķēde un ADC ievades tīkls.
Sistēmas SNR (pastiprinātāja ieejas spailes) aprēķina formula ir:
Kur: VnADC ir ADC ievades RMS troksnis; VnOPA ir pastiprinātāja ieejas atskaites troksnis (X reizes lielāks par ieejas atskaiti) = vienpola -3dB frekvence.
Ņemot vērā ADC, ADC ieejas atskaites trokšņa un pastiprinātāja skalas koeficienta pilna mēroga diapazonu, ir divi mainīgie, kas ietekmēs SNR zaudējumu samazināšanas mērķi: filtra nogriešanas frekvence un pastiprinātāja ieejas atskaites troksnis.
Ja signāla avotam ir zemas frekvences komponenti, filtru var konstruēt tā, lai pastiprinātājs varētu izturēt lielāku ieejas troksni (lielāks ieejas troksnis parasti ir saistīts ar zemāku enerģijas patēriņu un izmaksām). Ja ADC ierobežo sistēmas joslas platumu, pastiprinātājam jābūt pietiekami zemam ieejas atskaites troksnim, lai kontrolētu SNR zudumu pieņemamā diapazonā.
Piemēram, ņemot vērā ± 10V ieejas signālu un 5VP-P pilna mēroga diapazonu ADC ar SNR 92 dB, mēroga koeficients (ieejas un pilna mēroga diapazona attiecība) ir 4. ADC ieejas atskaites troksnis datu lapa ir 44.4 nV RMS. Pieņemot, ka filtra nogriešanas frekvence ir 10kHz un pastiprinātāja ieejas atskaites troksnis ir 10nV / (Hz) 1/2, SNR zudums ir: SNR (zudums) = 0.035dB.
Ja filtra nav un tiek pieņemts, ka ADC joslas platums ir 10 MHz, lai sasniegtu to pašu SNR zudumu, nepieciešamais ieejas atskaites troksnis kļūst par 0.3 nV / (Hz) 1/2. Šī prasība ir ļoti stingra.
ADC ar tādu pašu joslas platumu 10MHz, ja ir atļauts SNR (zudums) = 0.5dB, pastiprinātāja trokšņa prasības ir 4nV / (Hz) 1/2, ko ir salīdzinoši viegli īstenot.
Tāpēc, ja tiek dots sistēmas joslas platums un pieļaujamais SNR zudums, proporcionāla pastiprinātāja pievienošana, lai pārveidotu augstsprieguma signālu par zema sprieguma ADC pilna mēroga diapazonā, būs pilnīgi iespējams risinājums. Padodot multipleksētam zemsprieguma ADC vairākus signālus ar dažādām svārstību amplitūdām, ar šo risinājumu var panākt rentablu sistēmu.
citu mūsu produktu:
