Пры праектаванні з аналага-лічбавым пераўтваральнікам (АЦП) лёгка памылкова меркаваць, што памяншэнне ўваходнага сігналу для задавальнення поўнамаштабнага дыяпазону АЦП прывядзе да значнага памяншэння суадносін сігнал-шум ).
Сістэмныя дызайнеры, якім трэба мець справу з шырокімі ваганнямі напружання, асабліва занепакоеныя гэтым. Акрамя таго, у параўнанні з АЦП, якія сілкуюцца ад больш высокага напружання, АЛП, якія працуюць ад нізкіх напружанняў (5 В і ніжэй), больш разнастайныя.
Больш высокае напружанне звычайна прыводзіць да большага энергаспажывання і больш складанай кампаноўцы платы (напрыклад, патрабуецца больш раз'яднальных кандэнсатараў).
Многія сігналы, якія генеруюцца датчыкамі або сістэмамі, з'яўляюцца біпалярнымі сігналамі высокага напружання (напрыклад, шырока выкарыстоўваным сігналам ± 10 В). Аднак існуе мноства простых спосабаў перадачы гэтага сігналу праз АЦП; Таксама могуць быць выкарыстаны розныя інтэграваныя высакавольтныя рашэнні АЦП: ён можа апрацоўваць гэты вялікі поўнамаштабны ўваходны сігнал, не ахвяруючы SNR. Гэтыя рашэнні патрабуюць вельмі высокага напружання харчавання, каб адпавядаць патрабаванням да ўваходнага дыяпазону, і іх энергаспажыванне таксама даволі вялікае (малюнак 1). Гэтыя высакавольтныя АЦП таксама звужаюць выбар рашэнняў для кандыцыянавання сігналу. Калі сігнал неабходна мультыплексаваць спалучэннем высакавольтнага і нізкавольтнага ўваходаў, кошт сістэмы значна ўзрасце (малюнак 2).
Вы таксама можаце выкарыстоўваць узмацняльнік ўваходу для маштабавання сігналу ў адпаведнасці з поўнамаштабным дыяпазонам уваходу нізкавольтнага АЦП. Гэтая схема кандыцыянавання сігналу можа быць падлучана да мультыплексаванага ўваходу, каб усе сігналы маглі адпавядаць дыяпазону АЦП (малюнак 3).
Пры выкарыстанні ўзмацняльніка для маштабавання напружання сігналу шум спасылаецца на ўваход узмацняльніка. У гэты час існуе дзве асноўныя крыніцы шуму: уваходны апорны шум самога ўзмацняльніка і паменшаны ўваходны эталонны шум АЦП. Гэтыя дзве крыніцы шуму аб'яднаны ў квадратны тэрмін. Акрамя таго, шум узмацняльніка фільтруецца таксама па ўваходнай прапускной здольнасці ADC і фільтру згладжвання паміж узмацняльнікам і ўваходам ADC, гл. Малюнак 4.
Малюнак 4: Узмацняльнік зума ўводзіць шум, але шум фільтруецца RC-ланцугом і ўваходнай сеткай ADC.
Формула разліку сістэмы SNR (уваходнага тэрмінала ўзмацняльніка):
Дзе: VnADC - гэта ўваходны эфектыўны шум АЦП; VnOPA - гэта ўваходны апорны шум узмацняльніка (у разы большы за ўваходны эталон) = аднаполюсная частата -3 дБ.
Улічваючы поўнамаштабны дыяпазон АЦП, апорны шум уваходнага АЦП і каэфіцыент узмацняльніка ўзмацняльніка, ёсць дзве зменныя, якія будуць уплываць на мэту зніжэння страт SNR: частата адсечкі фільтра і ўваходны эталонны шум узмацняльніка.
Калі крыніца сігналу мае нізкачашчынныя кампаненты, фільтр можа быць распрацаваны так, каб узмацняльнік мог пераносіць большы ўваходны шум (больш высокі ўваходны шум звычайна звязаны з меншым спажываннем энергіі і коштам). Калі АЦП абмяжоўвае прапускную здольнасць сістэмы, узмацняльнік павінен мець дастаткова нізкі ўваходны эталонны шум, каб кантраляваць страты SNR у прымальным дыяпазоне.
Напрыклад, з улікам уваходнага сігналу ± 10В і поўнамаштабнага АЦП 5VP-P з SNR 92 дБ, каэфіцыент маштабавання (суадносіны ўваходнага і поўнамаштабнага дыяпазону) роўны 4. Апорны шум уваходнага АЦП у тэхнічны паказчык складае 44.4 нВ сярэдняй сярэдняй магутнасці. Калі выказаць здагадку, што частата адсечкі фільтра складае 10 кГц, а ўваходны апорны шум узмацняльніка - 10 нВ / (Гц) 1/2, страта SNR складае: SNR (страта) = 0.035 дБ.
Калі фільтра няма, а прапускная здольнасць АЦП складае 10 МГц, для дасягнення аднолькавых страт SNR неабходны ўваходны эталонны шум роўны 0.3 нВ / (Гц) 1/2. Гэта патрабаванне вельмі строгае.
Для АЦП з аднолькавай прапускной здольнасцю 10 МГц, калі SNR (страта) = 0.5 дБ, патрабаванне ўзмацняльніка да шуму складае 4 нВ / (Гц) 1/2, што параўнальна проста рэалізаваць.
Такім чынам, калі ўлічваецца прапускная здольнасць сістэмы і дапушчальныя страты SNR, даданне прапарцыйнага ўзмацняльніка для пераўтварэння высокавольтнага сігналу ў нізкавольтны АЦП у поўнамаштабным дыяпазоне будзе цалкам магчымым рашэннем. Пры падачы некалькіх мультыплексаваных нізкавольтных АЦП некалькіх сігналаў з рознымі амплітудамі ваганняў гэта рашэнне дазваляе атрымаць эканамічна эфектыўную сістэму.
Наш іншы прадукт:
