As u met 'n analoog-na-digitale-omskakelaar (ADC) ontwerp, is dit maklik om verkeerdelik te glo dat die vermindering van die insetsein tot die volskaalse omvang van die ADC 'n aansienlike afname in die sein-ruisverhouding (SNR) sal veroorsaak ).
Stelselontwerpers wat wye spanningskommelings moet hanteer, is veral bekommerd hieroor. Boonop, in vergelyking met ADC's wat deur hoër spanning aangedryf word, is ADC's wat deur lae spanning (5V of laer) aangedryf word, meer uiteenlopend.
Hoër spanningstoevoer lei gewoonlik tot groter kragverbruik en ingewikkelder kretskaartuitleg (byvoorbeeld, meer ontkoppelingskondensators word benodig).
Baie seine wat deur sensors of stelsels gegenereer word, is bipolêre hoëspanningseine (soos die algemeen gebruikte ± 10V-sein). Daar is egter baie eenvoudige maniere om hierdie sein deur die ADC te stuur; verskillende geïntegreerde hoëspanning-ADC-oplossings kan ook gebruik word: dit kan hierdie groot volskaalse insetsein hanteer sonder om SNR prys te gee. Hierdie oplossings benodig 'n baie hoë toevoerspanning om aan die vereistes vir die invoerreeks te voldoen, en hul kragverbruik is ook redelik groot (Figuur 1). Hierdie hoë-spanning ADC's beperk ook die keuse van sein-kondisioneringsoplossings. As die sein gemultiplekseer moet word met 'n kombinasie van hoë- en lae-spanning-insette, sal die stelselkoste aansienlik styg (Figuur 2).
U kan ook die insetversterker gebruik om die sein volgens die volskaalse invoerbereik van die lae spanning ADC te skaal. Hierdie seinbehandelingskring kan gekoppel word aan 'n meervoudige ingang sodat alle seine in lyn kan wees met die ADC-reeks (Figuur 3).
As u 'n versterker gebruik vir die signaalspanning, word die geraas verwys na die versterker-ingang. Op die oomblik is daar twee hoofgeruisbronne: die invoerverwysingsruis van die versterker self en die verlaagde invoerverwysingsgeraas van die ADC. Hierdie twee geraasbronne word in 'n kwadratiese term saamgevoeg. Daarbenewens word die geluid van die versterker ook gefiltreer deur die invoerbandwydte van die ADC en die anti-aliasing filter tussen die versterker en die ADC-invoer, sien Figuur 4.
Figuur 4: Die zoomversterker stel ruis in, maar die ruis word gefiltreer deur die RC-stroombaan en die ingangsnetwerk van die ADC.
Die berekeningsformule van stelsel SNR (versterker-ingangsklem) is:
Waar: VnADC is die ingangs-RMS-geraas van die ADC; VnOPA is die invoerverwysingsruis van die versterker (X keer die invoerverwysing) = enkelpolige -3dB frekwensie.
Gegewe die volskaalse omvang van die ADC-, ADC-invoerverwysingsruis en die versterker-skaalfaktor, is daar twee veranderlikes wat die doel van SNR-verliesvermindering sal beïnvloed: die afsnyfrekwensie van die filter en die invoerverwysingsruis van die versterker.
As die seinbron komponente met lae frekwensie het, kan 'n filter so ontwerp word dat die versterker groter insetgeraas kan verdra (hoër insetgeraas hou gewoonlik verband met laer kragverbruik en koste). As die ADC die bandwydte van die stelsel beperk, moet die versterker laag genoeg invoerverwysingsruis hê om die SNR-verlies binne 'n aanvaarbare bereik te beheer.
Gegewe 'n ± 10V insetsein en 'n 5VP-P volskaalbereik ADC met 'n SNR van 92dB, is die skaalfaktor (die verhouding tussen die invoer en die volskaalbereik) 4. Die ADC-invoerverwysingsruis in die datablad is 44.4 nV RMS. As ons aanneem dat die afsnyfrekwensie van die filter 10 kHz is en die ingangsverwysingsruis van die versterker 10 nV / (Hz) 1/2 is, is die SNR-verlies: SNR (verlies) = 0.035dB.
As daar geen filter is nie en die ADC-bandwydte word aangeneem as 10MHz, word die vereiste invoerverwysingsruis 0.3nV / (Hz) 1/2 om dieselfde SNR-verlies te bereik. Hierdie vereiste is baie streng.
Vir 'n ADC met dieselfde bandwydte van 10MHz, as SNR (verlies) = 0.5dB toegelaat word, is die geluidsvereiste van die versterker 4nV / (Hz) 1/2, wat relatief maklik is om te implementeer.
Daarom, as die stelselbandwydte en toelaatbare SNR-verlies gegee word, sal 'n proporsionele versterker bygevoeg word om die hoogspanningsein na 'n lae spanning ADC in die volskaalse reeks om te skakel, 'n heeltemal haalbare oplossing wees. Wanneer u veelvuldige seine met verskillende swaaiamplitudes aan 'n multiplex-lae-spanning ADC voer, kan hierdie oplossing 'n koste-effektiewe stelsel behaal.
Ons ander produk:
