Wrth ddylunio gyda thrawsnewidydd analog-i-ddigidol (ADC), mae'n hawdd credu ar gam y bydd lleihau'r signal mewnbwn i fodloni ystod raddfa lawn yr ADC yn achosi gostyngiad sylweddol yn y gymhareb signal-i-sŵn (SNR ).
Mae dylunwyr systemau sydd angen delio â siglenni foltedd eang yn poeni'n benodol am hyn. Yn ogystal, o'u cymharu ag ADCs sy'n cael eu pweru gan folteddau uwch, mae ADCs sy'n cael eu pweru gan folteddau isel (5V neu is) yn fwy amrywiol.
Mae cyflenwad foltedd uwch fel arfer yn arwain at fwy o ddefnydd pŵer a chynllun bwrdd cylched mwy cymhleth (er enghraifft, mae angen mwy o gynwysyddion datgysylltu).
Mae llawer o signalau a gynhyrchir gan synwyryddion neu systemau yn signalau foltedd uchel deubegwn (fel y signal ± 10V a ddefnyddir yn helaeth). Fodd bynnag, mae yna lawer o ffyrdd syml o basio'r signal hwn trwy'r ADC; gellir defnyddio amrywiol atebion ADC foltedd uchel integredig hefyd: gall drin y signal mewnbwn graddfa lawn hwn heb aberthu SNR. Mae'r atebion hyn yn gofyn am foltedd cyflenwi uchel iawn i fodloni'r gofynion amrediad mewnbwn, ac mae eu defnydd pŵer hefyd yn eithaf mawr (Ffigur 1). Mae'r ADCs foltedd uchel hyn hefyd yn culhau'r dewis o ddatrysiadau cyflyru signal (op amp). Os oes angen amlblecsio'r signal gyda chyfuniad o fewnbynnau foltedd uchel a foltedd isel, bydd cost y system yn cynyddu'n sylweddol (Ffigur 2).
Gallwch hefyd ddefnyddio'r mwyhadur mewnbwn i raddfa'r signal i gyd-fynd ag ystod fewnbwn graddfa lawn yr ADC foltedd isel. Gellir cysylltu'r cylched cyflyru signal hwn â mewnbwn amlblecs fel y gall pob signal fod yn unol â'r ystod ADC (Ffigur 3).
Wrth ddefnyddio mwyhadur ar gyfer graddio foltedd signal, cyfeirir y sŵn at fewnbwn y mwyhadur. Ar yr adeg hon, mae dwy brif ffynhonnell sŵn: sŵn cyfeirio mewnbwn y mwyhadur ei hun, a sŵn cyfeirio mewnbwn llai yr ADC. Cyfunir y ddwy ffynhonnell sŵn hyn mewn term cwadratig. Yn ogystal, mae sŵn y mwyhadur hefyd yn cael ei hidlo gan led band mewnbwn yr ADC a'r hidlydd gwrth-aliasio rhwng y mwyhadur a'r mewnbwn ADC, gweler Ffigur 4.
Ffigur 4: Mae'r mwyhadur chwyddo yn cyflwyno sŵn, ond mae'r sŵn yn cael ei hidlo gan y gylched RC a rhwydwaith mewnbwn yr ADC.
Fformiwla gyfrifo system SNR (terfynell fewnbwn mwyhadur) yw:
Ble: VnADC yw sŵn RMS mewnbwn yr ADC; VnOPA yw sŵn cyfeirio mewnbwn y mwyhadur (X gwaith y cyfeirnod mewnbwn) = amledd un-polyn -3dB.
O ystyried ystod raddfa lawn yr ADC, sŵn cyfeirio mewnbwn ADC, a ffactor graddfa mwyhadur, mae dau newidyn a fydd yn effeithio ar y nod o leihau colled SNR: amledd torri'r hidlydd a sŵn cyfeirio mewnbwn y mwyhadur.
Os oes gan ffynhonnell y signal gydrannau amledd isel, gellir dylunio hidlydd fel y gall y mwyhadur oddef sŵn mewnbwn mwy (mae sŵn mewnbwn uwch fel arfer yn gysylltiedig â defnydd pŵer is a chost). Os yw'r ADC yn cyfyngu lled band y system, mae angen i'r mwyhadur fod â sŵn cyfeirio mewnbwn digon isel i reoli'r golled SNR o fewn ystod dderbyniol.
Er enghraifft, o ystyried signal mewnbwn ± 10V ac ADC ystod lawn 5VP-P gydag SNR o 92dB, y ffactor graddfa (cymhareb y mewnbwn i'r ystod ar raddfa lawn) yw 4. Y sŵn cyfeirio mewnbwn ADC yn y daflen ddata yw 44.4 nV RMS. Gan dybio mai amledd torri'r hidlydd yw 10kHz a sŵn cyfeirio mewnbwn y mwyhadur yw 10nV / (Hz) 1/2, colled SNR yw: SNR (colled) = 0.035dB.
Os nad oes hidlydd a thybir bod lled band ADC yn 10MHz, er mwyn cyflawni'r un golled SNR, daw'r sŵn cyfeirio mewnbwn gofynnol yn 0.3nV / (Hz) 1/2. Mae'r gofyniad hwn yn llym iawn.
Ar gyfer ADC sydd â'r un lled band o 10MHz, os caniateir SNR (colled) = 0.5dB, gofyniad sŵn y mwyhadur yw 4nV / (Hz) 1/2, sy'n gymharol hawdd ei weithredu.
Felly, os rhoddir lled band y system a'r golled SNR a ganiateir, bydd ychwanegu mwyhadur cyfrannol i drosi'r signal foltedd uchel yn ADC foltedd isel yn yr ystod ar raddfa lawn yn ddatrysiad cwbl ddichonadwy. Wrth fwydo signalau lluosog gyda amplitudes swing gwahanol i ADC foltedd isel amlblecs, gall yr ateb hwn gyflawni system gost-effeithiol.
Mae ein cynnyrch eraill:
