Wakati wa kubuni na kibadilishaji cha analog-to-digital (ADC), ni rahisi kuamini kimakosa kwamba kupunguza ishara ya kuingiza kufikia kiwango kamili cha ADC itasababisha kupungua kwa kiwango cha uwiano wa ishara-na-kelele (SNR) ).
Waumbaji wa mfumo ambao wanahitaji kushughulikia swings pana za voltage wana wasiwasi sana juu ya hii. Kwa kuongeza, ikilinganishwa na ADCs zinazotumiwa na voltages ya juu, ADCs zinazotumiwa na voltages ya chini (5V au chini) ni tofauti zaidi.
Ugavi wa voltage ya juu kawaida husababisha utumiaji mkubwa wa nguvu na mpangilio ngumu zaidi wa bodi ya mzunguko (kwa mfano, capacitors zaidi za kumaliza zinahitajika).
Ishara nyingi zinazozalishwa na sensorer au mifumo ni ishara za bipolar high voltage (kama ishara inayotumika sana ± 10V). Walakini, kuna njia nyingi rahisi za kupitisha ishara hii kupitia ADC; suluhisho anuwai za nguvu za juu za ADC pia zinaweza kutumika: inaweza kushughulikia ishara hii kubwa kamili bila kuingiza SNR. Suluhisho hizi zinahitaji voltage ya juu sana ya usambazaji ili kukidhi mahitaji ya anuwai ya pembejeo, na matumizi yao ya nguvu pia ni kubwa kabisa (Kielelezo 1). ADC hizi zenye kiwango cha juu pia hupunguza uteuzi wa suluhisho za hali ya ishara (op amp). Ikiwa ishara inahitaji kuzidishwa na mchanganyiko wa pembejeo za kiwango cha juu na cha chini, gharama ya mfumo itaongezeka sana (Kielelezo 2).
Unaweza pia kutumia kipaza sauti kuongeza pembejeo ili kulinganisha kiwango kamili cha pembejeo cha ADC ya chini-voltage. Mzunguko huu wa hali ya ishara unaweza kushikamana na pembejeo ya anuwai ili ishara zote ziwe sawa na anuwai ya ADC (Kielelezo 3).
Unapotumia kipaza sauti kuongeza mwangaza wa kelele, kelele hurejelewa kwa pembejeo ya kipaza sauti. Kwa wakati huu, kuna vyanzo vikuu viwili vya kelele: kelele ya kumbukumbu ya pembejeo ya kipaza sauti yenyewe, na kelele ya kumbukumbu ya pembejeo iliyopunguzwa ya ADC. Vyanzo hivi viwili vya kelele vimejumuishwa katika neno la quadratic. Kwa kuongezea, kelele ya kipaza sauti pia huchujwa na upelekaji wa pembejeo wa ADC na kichujio cha kupambana na aliasing kati ya kipaza sauti na pembejeo ya ADC, angalia Kielelezo 4.
Kielelezo 4: Kiboreshaji cha kukuza huleta kelele, lakini kelele huchujwa na mzunguko wa RC na mtandao wa pembejeo wa ADC.
Fomula ya hesabu ya mfumo SNR (terminal ya pembejeo ya amplifier) ni:
Ambapo: VnADC ni kelele ya kuingiza RMS ya ADC; VnOPA ni kelele ya kumbukumbu ya pembejeo ya kipaza sauti (X mara rejeleo la kuingiza) = frequency-pole -3dB frequency.
Kwa kuzingatia kiwango kamili cha ADC, kelele ya kumbukumbu ya pembejeo ya ADC, na sababu ya kipaza sauti, kuna anuwai mbili ambazo zitaathiri lengo la upunguzaji wa upotezaji wa SNR: masafa ya cutter ya kichungi na kelele ya kumbukumbu ya pembejeo ya kipaza sauti.
Ikiwa chanzo cha ishara kina vifaa vya mzunguko wa chini, kichujio kinaweza kutengenezwa ili kipaza sauti kiweze kuvumilia kelele kubwa ya uingizaji (kelele ya juu ya kuingiza kawaida inahusiana na matumizi ya chini ya nguvu na gharama). Ikiwa ADC inapunguza upana wa mfumo, kipaza sauti kinahitaji kuwa na kelele ya chini ya kumbukumbu ya pembejeo kudhibiti upotezaji wa SNR ndani ya anuwai inayokubalika.
Kwa mfano, ikipewa ishara ya pembejeo ya ± 10V na 5VP-P ya kiwango kamili cha ADC na SNR ya 92dB, sababu ya kiwango (uwiano wa pembejeo kwa kiwango kamili) ni 4. Kelele ya kumbukumbu ya uingizaji wa ADC karatasi ya data ni 44.4 nV RMS. Kwa kudhani kuwa mzunguko wa cutter ni 10kHz na kelele ya kumbukumbu ya pembejeo ya 10nV / (Hz) 1/2, upotezaji wa SNR ni: SNR (hasara) = 0.035dB.
Ikiwa hakuna kichungi na kipimo cha ADC kinachukuliwa kuwa 10MHz, ili kufikia upotezaji huo wa SNR, kelele ya rejeleo inayohitajika inakuwa 0.3nV / (Hz) 1/2. Sharti hili ni kali sana.
Kwa ADC iliyo na bandwidth sawa ya 10MHz, ikiwa SNR (hasara) = 0.5dB inaruhusiwa, mahitaji ya kelele ya amplifier ni 4nV / (Hz) 1/2, ambayo ni rahisi kutekeleza.
Kwa hivyo, ikiwa bandwidth ya mfumo na upotezaji halali wa SNR utapewa, na kuongeza kipaza sauti sawia kubadilisha ishara ya voltage ya juu kuwa ADC yenye kiwango cha chini katika kiwango kamili itakuwa suluhisho linalowezekana kabisa. Wakati wa kulisha ishara nyingi na anuwai anuwai ya swing kwa ADC yenye nguvu nyingi za chini, suluhisho hili linaweza kufikia mfumo wa gharama nafuu.
bidhaa zetu nyingine:
