Kur dizajnoni me një konvertues analog-dixhital (ADC), është e lehtë të besoni gabimisht se zvogëlimi i sinjalit hyrës për të përmbushur gamën e plotë të ADC do të shkaktojë një rënie të konsiderueshme të raportit sinjal-zhurmë (SNR )
Projektuesit e sistemit të cilët kanë nevojë të merren me luhatje të gjera të tensionit janë veçanërisht të shqetësuar për këtë. Për më tepër, në krahasim me ADC të mundësuar nga tensione më të larta, ADC të mundësuar nga tensione të ulëta (5V ose më të ulëta) janë më të larmishme.
Furnizimi me tension më të lartë zakonisht çon në konsum më të madh të energjisë dhe paraqitje më të komplikuar të tabelës së qarkut (për shembull, kërkohen më shumë kondensatorë të shkëputjes).
Shumë sinjale të krijuara nga sensorë ose sisteme janë sinjale bipolare të tensionit të lartë (siç është sinjali i përdorur gjerësisht V 10V). Megjithatë, ka shumë mënyra të thjeshta për të kaluar këtë sinjal përmes ADC; mund të përdoren gjithashtu zgjidhje të ndryshme të integruara ADC të tensionit të lartë: mund të trajtojë këtë sinjal të madh hyrës në shkallë të plotë pa sakrifikuar SNR. Këto zgjidhje kërkojnë një tension shumë të lartë të furnizimit për të përmbushur kërkesat e gamës së hyrjes, dhe konsumi i tyre i energjisë është gjithashtu mjaft i madh (Figura 1). Këto ADC të tensionit të lartë gjithashtu ngushtojnë përzgjedhjen e zgjidhjeve të kondicionimit të sinjalit (op amp). Nëse sinjali duhet të shumëfishohet me një kombinim të hyrjeve të tensionit të lartë dhe të tensionit të ulët, kostoja e sistemit do të rritet ndjeshëm (Figura 2).
Ju gjithashtu mund të përdorni amplifikatorin hyrës për të shkallëzuar sinjalin që të përputhet me gamën e hyrjes në shkallë të plotë të ADC të tensionit të ulët. Ky qark i kondicionimit të sinjalit mund të lidhet me një hyrje të shumëfishtë në mënyrë që të gjithë sinjalet të jenë në përputhje me gamën ADC (Figura 3).
Kur përdorni një përforcues për shkallëzimin e tensionit të sinjalit, zhurma i referohet hyrjes së amplifikatorit. Në këtë kohë, ekzistojnë dy burime kryesore të zhurmës: zhurma e referencës hyrëse e vetë amplifikatorit dhe zhurma referencë e reduktuar e hyrjes e ADC. Këto dy burime zhurme kombinohen në një term kuadratik. Për më tepër, zhurma e amplifikatorit filtrohet gjithashtu nga gjerësia e brezit të hyrjes së ADC dhe filtri kundër zvogëlimit midis amplifikatorit dhe hyrjes ADC, shihni Figurën 4.
Figura 4: Përforcuesi i zmadhimit fut zhurmë, por zhurma filtrohet nga qarku RC dhe rrjeti hyrës i ADC.
Formula e llogaritjes së sistemit SNR (terminali i hyrjes së amplifikatorit) është:
Ku: VnADC është zhurma hyrëse RMS e ADC; VnOPA është zhurma e referencës hyrëse e amplifikatorit (X herë referenca hyrëse) = frekuenca me një pol -3dB.
Duke pasur parasysh gamën në shkallë të plotë të ADC, zhurmës referuese të hyrjes ADC dhe faktorit të shkallës së amplifikatorit, ekzistojnë dy variabla që do të ndikojnë në qëllimin e zvogëlimit të humbjes SNR: frekuenca e ndërprerjes së filtrit dhe zhurma e referencës hyrëse e amplifikatorit.
Nëse burimi i sinjalit ka përbërës të frekuencës së ulët, një filtër mund të projektohet në mënyrë që amplifikatori të tolerojë zhurmë më të madhe hyrëse (zhurma më e lartë e hyrjes zakonisht lidhet me konsumin dhe koston më të ulët të energjisë). Nëse ADC kufizon gjerësinë e brezit të sistemit, amplifikatori duhet të ketë zhurmë referimi mjaft të ulët hyrëse për të kontrolluar humbjen SNR brenda një diapazoni të pranueshëm.
Për shembull, duke pasur parasysh një sinjal hyrës V 10V dhe një ADC në shkallë të plotë 5VP-P me një SNR prej 92dB, faktori i shkallës (raporti i hyrjes me gamën e shkallës së plotë) është 4. Zhurma referuese e hyrjes ADC në fleta e të dhënave është 44.4 nV RMS. Duke supozuar se frekuenca e ndërprerjes së filtrit është 10kHz dhe zhurma e referencës hyrëse e amplifikatorit është 10nV/ (Hz) 1/2, humbja e SNR është: SNR (humbje) = 0.035dB.
Nëse nuk ka filtër dhe gjerësia e brezit ADC supozohet të jetë 10MHz, për të arritur të njëjtën humbje SNR, zhurma e kërkuar e referencës hyrëse bëhet 0.3nV/(Hz) 1/2. Kjo kërkesë është shumë e rreptë.
Për një ADC me të njëjtën gjerësi brezi 10MHz, nëse lejohet SNR (humbje) = 0.5dB, kërkesa për zhurmë e amplifikatorit është 4nV/(Hz) 1/2, e cila është relativisht e lehtë për t'u zbatuar.
Prandaj, nëse jepet gjerësia e brezit të sistemit dhe humbja e lejuar e SNR, shtimi i një përforcuesi proporcional për të kthyer sinjalin e tensionit të lartë në një ADC të tensionit të ulët në rangun në shkallë të plotë do të jetë një zgjidhje krejtësisht e realizueshme. Kur ushqeni sinjale të shumta me amplituda të ndryshme lëkundëse në një ADC të tensionit të ulët të shumëfishtë, kjo zgjidhje mund të arrijë një sistem me kosto efektive.
Produkti ynë të tjera:
