ანალოგურ – ციფრულ კონვერტორთან (ADC) დიზაინის შემუშავებისას ადვილია შეცდომით დაიჯეროთ, რომ შეყვანის სიგნალის შემცირება ADC– ს სრულმასშტაბიანი დიაპაზონის დასაკმაყოფილებლად გამოიწვევს სიგნალისა და ხმაურის თანაფარდობის მნიშვნელოვან შემცირებას (SNR )
სისტემის დიზაინერები, რომლებსაც უნდა გაუმკლავდნენ ფართო ძაბვის შეცვლას, განსაკუთრებით შეშფოთებულია ამ საკითხზე. გარდა ამისა, ADC- ებთან შედარებით უფრო მაღალი ძაბვით, ADC- ები, რომლებიც იკვებება დაბალი ძაბვით (5V ან ნაკლები), უფრო მრავალფეროვანია.
ჩვეულებრივ, უფრო მაღალი ძაბვის მიწოდება იწვევს ენერგიის მეტ მოხმარებას და უფრო რთულ სქემის დაფის განლაგებას (მაგალითად, საჭიროა უფრო მეტი გამყოფი კონდენსატორი).
სენსორების ან სისტემების მიერ წარმოქმნილი მრავალი სიგნალი არის ბიპოლარული მაღალი ძაბვის სიგნალები (მაგალითად, ფართოდ გამოყენებული ± 10V სიგნალი). ამასთან, ამ სიგნალის გადაცემის მრავალი მარტივი გზა არსებობს; ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი ინტეგრირებული მაღალი ძაბვის ADC გადაწყვეტილებები: მას შეუძლია გაუმკლავდეს ამ დიდმასშტაბიან შესასვლელ სიგნალს SNR– ს მსხვერპლის გარეშე. ამ გადაწყვეტილებების შეტანის დიაპაზონის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად საჭიროა მიწოდების ძალიან მაღალი ძაბვა და მათი ენერგიის მოხმარებაც საკმაოდ დიდია (სურათი 1). ეს მაღალი ძაბვის ADC ასევე ვიწროებს სიგნალის კონდიცირების (op amp) გადაწყვეტილებების შერჩევას. თუ საჭიროა სიგნალის მულტიპლექსირება მაღალი ძაბვის და დაბალი ძაბვის შეყვანის კომბინაციით, სისტემის ღირებულება მნიშვნელოვნად გაიზრდება (სურათი 2).
ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ შეყვანის გამაძლიერებელი სიგნალის მასშტაბირებისათვის, რომ შეესაბამებოდეს დაბალი ძაბვის ADC სრულმასშტაბიანი შეყვანის დიაპაზონს. ეს სიგნალის კონდიცირების სქემა შეიძლება დაერთოს მულტიპლექსრებულ შესასვლელთან ისე, რომ ყველა სიგნალი იყოს ADC დიაპაზონში (სურათი 3).
გამაძლიერებლის გამოყენებისას სიგნალის ძაბვის მასშტაბისთვის, ხმაურის მითითება ხდება გამაძლიერებლის შესასვლელთან. ამ დროს არსებობს ხმაურის ორი ძირითადი წყარო: თავად გამაძლიერებლის შეყვანის საცნობარო ხმაური და ADC– ის შეყვანის საცნობარო ხმაური. ხმაურის ეს ორი წყარო გაერთიანებულია კვადრატულ ტერმინში. გარდა ამისა, გამაძლიერებლის ხმაური ასევე გაფილტრულია ADC- ის შეყვანის სიგანეზე და გამაძლიერებელსა და ADC შეყვანას შორის ანტი-ალიაზიური ფილტრით, იხილეთ სურათი 4.
სურათი 4: მასშტაბის გამაძლიერებელი შემოაქვს ხმაური, მაგრამ ხმაური გაფილტრულია RC მიკროსქემისა და ADC– ის შეყვანის ქსელის მიერ.
სისტემის SNR (გამაძლიერებლის შეყვანის ტერმინალი) გაანგარიშების ფორმულაა:
სად: VnADC არის ADC- ის შეყვანის RMS ხმაური; VnOPA არის გამაძლიერებლის შეყვანის საცნობარო ხმაური (X– ჯერ შეყვანის მითითება) = ერთპოლიანი –3dB სიხშირე.
ADC, ADC შეყვანის საცნობარო ხმაურისა და გამაძლიერებლის მასშტაბის ფაქტორის სრულმასშტაბიანი დიაპაზონის გათვალისწინებით, არსებობს ორი ცვლადი, რომელიც გავლენას მოახდენს SNR– ის დანაკარგის შემცირების მიზანზე: ფილტრის გათიშვის სიხშირეზე და გამაძლიერებლის შეყვანის მითითებით ხმაურზე.
თუ სიგნალის წყაროს აქვს დაბალი სიხშირის კომპონენტები, ფილტრი შეიძლება შეიქმნას ისე, რომ გამაძლიერებელი იტანს უფრო დიდ შეყვანის ხმაურს (შეყვანის უფრო მაღალი ხმაური ჩვეულებრივ უკავშირდება ენერგიის დაბალ მოხმარებას და ღირებულებას). თუ ADC ზღუდავს სისტემის გამტარობას, გამაძლიერებელს უნდა ჰქონდეს საკმარისად დაბალი შეყვანის საცნობარო ხმაური, რათა გააკონტროლოს SNR დანაკარგი მისაღები დიაპაზონის ფარგლებში.
მაგალითად, მოცემულია ± 10 ვ შეყვანის სიგნალი და 5VP-P სრულმასშტაბიანი დიაპაზონი ADC SNR 92dB– ით, მასშტაბის ფაქტორი (შეყვანის თანაფარდობა სრულმასშტაბიან დიაპაზონთან) არის 4. ADC შეყვანის მითითება ხმაური მონაცემთა ფურცელი არის 44.4 nV RMS. ვთქვათ, რომ ფილტრის გათიშვის სიხშირეა 10kHz და გამაძლიერებლის შეყვანის საცნობარო ხმაური 10nV / (Hz) 1/2, SNR დანაკარგი არის: SNR (დანაკარგი) = 0.035dB.
თუ არ არის ფილტრი და ADC გამტარუნარიანობა 10MHz ითვლება, იგივე SNR დანაკარგის მისაღწევად, საჭირო შეყვანის მითითების ხმაური ხდება 0.3nV / (Hz) 1/2. ეს მოთხოვნა ძალიან მკაცრია.
10 მჰც იგივე სიჩქარის მქონე ADC– სთვის, თუ SNR (დანაკარგი) = 0.5 დბ დასაშვებია, გამაძლიერებლის ხმაურის მოთხოვნაა 4nV / (Hz) 1/2, რომლის განხორციელებაც შედარებით მარტივია.
ამიტომ, თუ მოცემულია სისტემის გამტარობა და SNR– ის დასაშვები დანაკარგი, პროპორციული გამაძლიერებლის დამატება სრულმასშტაბიანი დიაპაზონის მაღალი ძაბვის სიგნალის დაბალი ძაბვის ADC– ზე გადასაყვანად, სრულიად გამოსავალი იქნება. მრავალჯერადი სვინგის ამპლიტუდით მრავალი სიგნალის კვების დროს მულტიპლექსირებული დაბალი ძაბვის ADC– სთვის, ამ ხსნარით შესაძლებელია ეფექტური სისტემის მიღწევა.
ჩვენი სხვა პროდუქტი:
