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工业应用Sigma-Delta ADC常见问题解答
时间: 2023-07-28 10:31 浏览次数:
工业应用Sigma-Delta ADC常见问题解答问题:峰峰值噪声与有效噪声的区别,峰峰值分辨率与有效分辨率的区别?无失码分辨率又是指的什么?答案:无失码分辨率是对ADC线性性能的评价指
问题:峰峰值噪声与有效噪声的区别,峰峰值分辨率与有效分辨率的区别?无失码分辨率又是指的什么?
答案:无失码分辨率是对ADC线性性能的评价指标。峰峰值分辨率和有效值分辨率是评价ADC噪声性能的重要指标。它们之间的关系是
峰峰值分辨率=有效分辨率-2.7 bits
这个关系的理论基础是,噪声通常是随机的,并且它的分布是正态分布。那么
Vnoise (peak-to-peak) = Vnoise (rms) x 6.6;99.9%的出现概率
如果转换为分辨率,就是2.7位的差别。(log26.6=2.7)
如果对应于ADC的转换结果,峰峰值分辨率是没有跳码的位数,也就是保持稳定的位数。
我们以AD7799为例,在数据手册中都会有两个表格,如下所示:

第一个表格是在不同的增益和数据输出速率的条件下有效噪声的值。第二个表格是在不同的增益和数据输出速率的条件下的有效分辨率和峰峰值分辨率。例如,在16.7Hz数据输出速率,64倍增益条件下,有效噪声是0.065uV,对应的有效分辨率为20位,峰峰值分辨率为17.5位。
要了解具体的原理和推导,请参见ADI网站上的应用笔记AN-615“Peak to Peak Resolution vs. Effective Resolution”
问题:为什么转换结果的后几位总在跳,是不是正常?
答案:判断是不是正常要先了解造成这种情况的原因。如果排除掉输入信号的原因,ADC转换结果的不稳定是由于噪声引起的。在ADC的数据手册中对ADC在不同配置的情况下的噪声有详细的数据表格。所以对于用户ADC的转换结果的分析,要进行与数据手册相同测试条件的测试,然后与表格中数据进行比较。
数据手册中的噪声性能表格中的数据结果的测试条件是:使用高精度低噪声的参考电压源,短路ADC的差分输入端并接到正确的共模电平上,然后设置ADC的增益、滤波器系数,CHOP模式,BUFFER状态等等,然后采集足够多的转换结果,一般至少要几百个样本,做噪声分析。ADC的噪声是呈正态分布,所以通过软件可以计算出这些样本的均值和标准偏差,标准偏差乘以6.6就得到峰峰值的噪声,然后通过满量程值与峰峰值噪声的比就能够计算出成峰峰值分辨率。这个分辨率与数据手册中表格中相同配置情况下的峰峰值分辨率比较就可以知道ADC的性能是不是正常了。
通常比较简单的检验方法可以采一组足够多的数据,找出最大值和最小值相减,这是ADC转换结果中跳动的码值,然后转换为位数,就可以大概得到峰峰值分辨率,也就是无跳动的分辨率,与数据手册中相比就可以了。如果测试结果与数据手册的指标相近,那么就正常,如果相差很远,就要仔细检查电路和PCB设计了。

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