Անալոգային-թվային փոխարկիչով (ADC) նախագծելիս հեշտ է սխալմամբ հավատալ, որ մուտքային ազդանշանի կրճատումը ADC-ի լայնածավալ տիրույթին համապատասխանելու համար կհանգեցնի ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցության զգալի նվազմանը (SNR): )
Համակարգի դիզայներները, ովքեր պետք է զբաղվեն լայն լարման ճոճանակներով, հատկապես մտահոգված են այս հարցով: Բացի այդ, համեմատած ADC-ների հետ, որոնք սնուցվում են ավելի բարձր լարման միջոցով, ցածր լարման միջոցով սնվող ADC-ները (5V կամ ավելի ցածր) ավելի բազմազան են:
Ավելի բարձր լարման մատակարարումը սովորաբար հանգեցնում է ավելի մեծ էներգիայի սպառման և տպատախտակի ավելի բարդ դասավորության (օրինակ, ավելի շատ անջատող կոնդենսատորներ են պահանջվում):
Սենսորների կամ համակարգերի կողմից գեներացված շատ ազդանշաններ երկբևեռ բարձր լարման ազդանշաններ են (օրինակ՝ լայնորեն օգտագործվող ±10V ազդանշանը): Այնուամենայնիվ, այս ազդանշանը ADC-ով փոխանցելու շատ պարզ եղանակներ կան. Կարող են օգտագործվել նաև տարբեր ինտեգրված բարձրավոլտ ADC լուծումներ. այն կարող է կառավարել այս լայնածավալ մուտքային ազդանշանը՝ առանց SNR-ի զոհաբերելու: Այս լուծումները պահանջում են շատ բարձր մատակարարման լարում՝ մուտքային տիրույթի պահանջները բավարարելու համար, և դրանց էներգիայի սպառումը նույնպես բավականին մեծ է (Նկար 1): Այս բարձր լարման ADC-ները նաև նեղացնում են ազդանշանային կոնդիցիոներների (օպերատիվ ուժեղացուցիչ) լուծումների ընտրությունը: Եթե ազդանշանը պետք է մուլտիպլեքսացվի բարձր լարման և ցածր լարման մուտքերի համակցությամբ, համակարգի արժեքը զգալիորեն կաճի (Նկար 2):
Դուք կարող եք նաև օգտագործել մուտքային ուժեղացուցիչը՝ ազդանշանը չափավորելու համար, որպեսզի համապատասխանի ցածր լարման ADC-ի ամբողջ մասշտաբի մուտքային տիրույթին: Ազդանշանի կոնդիցիոներների այս սխեման կարող է միացված լինել մուլտիպլեքսացված մուտքին, որպեսզի բոլոր ազդանշանները կարողանան համահունչ լինել ADC միջակայքին (Նկար 3):
Ազդանշանի լարման մասշտաբավորման համար ուժեղացուցիչ օգտագործելիս աղմուկը վերաբերում է ուժեղացուցիչի մուտքին: Այս պահին կան աղմուկի երկու հիմնական աղբյուր՝ բուն ուժեղացուցիչի մուտքային հղման աղմուկը և ADC-ի մուտքային հղման աղմուկը: Այս երկու աղմուկի աղբյուրները համակցված են քառակուսի տերմինով: Բացի այդ, ուժեղացուցիչի աղմուկը զտվում է նաև ADC-ի մուտքային թողունակությամբ և ուժեղացուցիչի և ADC մուտքի միջև ընկած հակաալիզինգային ֆիլտրով, տես Նկար 4:
Նկար 4. Մեծացման ուժեղացուցիչը ներկայացնում է աղմուկ, բայց աղմուկը զտվում է RC սխեմայի և ADC-ի մուտքային ցանցի կողմից:
Համակարգի SNR-ի (ուժեղացուցիչի մուտքային տերմինալի) հաշվարկման բանաձևը հետևյալն է.
Որտեղ. VnADC-ն ADC-ի մուտքային RMS աղմուկն է. VnOPA-ն ուժեղացուցիչի մուտքային հղման աղմուկն է (X անգամ մուտքային հղումը) = միաբևեռ -3 դԲ հաճախականություն:
Հաշվի առնելով ADC-ի, ADC-ի մուտքային հղման աղմուկի և ուժեղացուցիչի մասշտաբի գործակիցի լայնածավալ տիրույթը, կան երկու փոփոխական, որոնք կազդեն SNR կորստի նվազեցման նպատակի վրա՝ ֆիլտրի անջատման հաճախականությունը և ուժեղացուցիչի մուտքային հղման աղմուկը:
Եթե ազդանշանի աղբյուրն ունի ցածր հաճախականության բաղադրամասեր, ապա կարող է նախագծվել զտիչ, որպեսզի ուժեղացուցիչը կարողանա հանդուրժել ավելի մեծ մուտքային աղմուկը (ավելի բարձր մուտքային աղմուկը սովորաբար կապված է ավելի ցածր էներգիայի սպառման և ծախսերի հետ): Եթե ADC-ն սահմանափակում է համակարգի թողունակությունը, ապա ուժեղացուցիչը պետք է ունենա բավական ցածր մուտքային հղման աղմուկ՝ ընդունելի տիրույթում SNR կորուստը վերահսկելու համար:
Օրինակ, հաշվի առնելով ±10V մուտքային ազդանշանը և 5VP-P լայնածավալ տիրույթի ADC-ն 92dB SNR-ով, մասշտաբի գործակիցը (մուտքի հարաբերակցությունը լայնածավալ տիրույթին) 4 է: ADC մուտքի հղման աղմուկը տվյալների թերթիկը 44.4 նՎ RMS է: Ենթադրելով, որ ֆիլտրի անջատման հաճախականությունը 10կՀց է, իսկ ուժեղացուցիչի մուտքային հղման աղմուկը 10նՎ/ (Հց) 1/2 է, SNR կորուստը հետևյալն է՝ SNR(կորուստ)=0.035dB։
Եթե չկա զտիչ, և ADC թողունակությունը ենթադրվում է 10 ՄՀց, SNR-ի նույն կորստի հասնելու համար անհրաժեշտ մուտքային հղման աղմուկը դառնում է 0.3nV/(Hz) 1/2: Այս պահանջը շատ խիստ է։
10 ՄՀց նույն թողունակությամբ ADC-ի համար, եթե SNR(loss)=0.5dB թույլատրվում է, ապա ուժեղացուցիչի աղմուկի պահանջը 4nV/(Hz) 1/2 է, ինչը համեմատաբար հեշտ է իրականացնել:
Հետևաբար, եթե տրված են համակարգի թողունակությունը և թույլատրելի SNR կորուստը, ապա համամասնական ուժեղացուցիչ ավելացնելը՝ բարձր լարման ազդանշանը ցածր լարման ADC-ի լայնածավալ տիրույթում փոխարկելու համար լիովին իրագործելի լուծում կլինի: Երբ մի քանի ազդանշաններ սնվում են տարբեր ճոճվող ամպլիտուդներով մուլտիպլեքսացված ցածր լարման ADC-ին, այս լուծումը կարող է հասնել ծախսարդյունավետ համակարգի:
Մեր մյուս արտադրանքը:
