Кога дизајнирате со аналогно-дигитален конвертор (ADC), лесно е погрешно да се верува дека намалувањето на влезниот сигнал за да се исполни целиот опсег на ADC ќе предизвика значително намалување на односот сигнал-шум (SNR ).
Дизајнерите на системот кои треба да се справат со широките промени на напонот се особено загрижени за ова. Покрај тоа, во споредба со АДЦ со погон од повисоки напони, АДЦ со пониски напони (5В или помал) се поразновидни.
Повисокиот напон обично доведува до поголема потрошувачка на енергија и покомплициран распоред на кола (на пример, потребни се повеќе кондензатори за раздвојување).
Многу сигнали генерирани од сензори или системи се биполарни сигнали со висок напон (како што е широко користениот сигнал ± 10V). Сепак, постојат многу едноставни начини да се пренесе овој сигнал преку ADC; исто така може да се користат разни интегрирани високонапонски АДЦ решенија: може да се справи со овој голем влезен сигнал од целосен обем без да се жртвува SNR. Овие решенија бараат многу висок напон за напојување за да се исполнат барањата за опсегот на влез, а нивната потрошувачка на енергија е исто така доста голема (Слика 1). Овие високонапонски АДЦ, исто така, го стеснуваат изборот на решенија за уредување на сигналот (оп засилувач). Ако сигналот треба да се мултиплексира со комбинација на високонапонски и нисконапонски влезови, трошоците на системот значително ќе се зголемат (слика 2).
Исто така, можете да го користите влезниот засилувач за да го зголемите сигналот за да одговара на опсегот на влез во целосен опсег на нисконапонскиот ADC. Ова коло за кондиционирање на сигналот може да се поврзе со мултиплексиран влез, така што сите сигнали можат да бидат во согласност со опсегот ADC (слика 3).
Кога користите засилувач за скалирање на напонот на сигналот, бучавата се однесува на влезот на засилувачот. Во тоа време, постојат два главни извори на бучава: влезна референтна бучава на самиот засилувач и намалена влезна референтна бучава на ADC. Овие два извори на бучава се комбинирани во квадратен термин. Покрај тоа, бучавата на засилувачот исто така се филтрира со влезниот пропусен опсег на ADC и филтерот против намалување помеѓу засилувачот и ADC влезот, видете слика 4.
Слика 4: Засилувачот за зумирање внесува бучава, но бучавата се филтрира со RC колото и влезната мрежа на ADC.
Формулата за пресметка на системот SNR (влезен терминал за засилувач) е:
Каде: VnADC е влезниот RMS шум на ADC; VnOPA е влезна референтна бучава на засилувачот (X пати поголема од влезната референца) = еднополна фреквенција -3dB.
Со оглед на целосниот опсег на ADC, ADC влезен референтен шум и фактор на скала на засилувач, постојат две променливи што ќе влијаат на целта за намалување на загубата на SNR: фреквенцијата на прекин на филтерот и влезната референтна бучава на засилувачот.
Ако изворот на сигнал има компоненти со ниска фреквенција, филтерот може да биде дизајниран така што засилувачот може да толерира поголем влезен шум (повисоката влезна бучава обично е поврзана со помала потрошувачка на енергија и цена). Ако ADC го ограничи пропусниот опсег на системот, засилувачот треба да има доволно низок влезен референтен шум за да ја контролира загубата на SNR во прифатлив опсег.
На пример, со оглед на влезниот сигнал ± 10V и ADC со целосен опсег од 5VP-P со SNR од 92dB, факторот на скала (односот на влезот со опсегот од целосен обем) е 4. Влезниот референтен шум на ADC во податочниот лист е 44.4 nV RMS. Под претпоставка дека фреквенцијата на прекин на филтерот е 10kHz и влезната референтна бучава на засилувачот е 10nV/ (Hz) 1/2, загубата на SNR е: SNR (загуба) = 0.035dB.
Ако нема филтер и се претпоставува дека ADC пропусниот опсег е 10MHz, за да се постигне истата загуба на SNR, потребниот влезен референтен шум станува 0.3nV/(Hz) 1/2. Ова барање е многу строго.
За ADC со ист пропусен опсег од 10MHz, ако е дозволено SNR (загуба) = 0.5dB, потребната бучава на засилувачот е 4nV/(Hz) 1/2, што е релативно лесно да се имплементира.
Затоа, ако се даде пропусниот опсег на системот и дозволеното губење на SNR, додавањето пропорционален засилувач за претворање на сигналот со висок напон во нисконапонски ADC во опсег од целосен обем ќе биде целосно изводливо решение. Кога се хранат повеќе сигнали со различни амплитуди на замав со мултиплексиран нисконапонски ADC, ова решение може да постигне економичен систем.
Нашите други производи:
