Как поднять разрешающую способность АЦП, с 10-разрядов до 12..16 разрядов Опции

[GetSmart]

Меня интересует принципиальная возможность такой махинации. Точнее я знаю что это можно сделать и есть кое-какие соображения, но хотелось бы услышать мнения больших специалистов, чем я.

Самый банальный вариант - усреднение результата в скользящем буфере. Буфер из 8 элементов может увеличить разрешающую способность на 3 бита. Это в идеале конечно, и с некоторыми оговорками

Вообще, подразумевается что есть процессор с 10-битным быстродействующим АЦП. Требуется увеличить время преобразования (получения результата) с целью увеличения его точности.

Особо меня впечатлил принцип действия дельта-сигма АЦП ADS1216, у которого точность (разрядность) находится в очень интересной зависимости от количества измерений. При одинаковых настройках (Fmod/Fdata=500) и одном измерении точность = 14 разрядов. При двух таких же измерениях точность = 18 разрядов. При трёх = 20.

Прошу спецов высказать уже известные решения, а так же (гениальные ) идеи.

[GetSmart]

Если ты такой умный, говори конкретно и по делу. Если я тебе скажу, что даже диф.нелинейность реального АЦП можно улучшить и в след за этим увеличивать разрядность, то характеристики реального (не слишком хорошего) АЦП однозначно улучшатся. О чём вообще ваши посты?

Вы не уловили в Ваших источниках разницу между однобитным АЦП и дельта-сигма модулятором?
Вы не уловили также разницу между дельта-сигма модулятором и собственно дельта-сигма АЦП?

Расшифруйте это высказывание так что б всем было понятно. И перестаньте изъясняться намёками. Лично меня уже достало искать в каждой вашей незаконченной фразе глубокий смысл. Которого там и нет. Если есть аргументы - выкладывайте...

Сообщение отредактировал zltigo - Feb 15 2008, 07:57

[729]

Если ты такой умный, говори конкретно и по делу. Если я тебе скажу, что даже диф.нелинейность реального АЦП можно улучшить и в след за этим увеличивать разрядность, то характеристики реального (не слишком хорошего) АЦП однозначно улучшатся. О чём вообще ваши посты?
Расшифруйте это высказывание так что б всем было понятно. И перестаньте изъясняться намёками. Лично меня уже достало искать в каждой вашей незаконченной фразе глубокий смысл. Которого там и нет. Если есть аргументы - выкладывайте...

Не обращайте внимания.

А по поводу Вашего вопроса в еначале темы - посмотрите статью http://www.analog.com/UploadedFiles/Applic...65654AN-410.pdf , в ней немного на пвльцах, но как размазывать DNL АЦП через dither, описано. Кроме того есть много очень полезных практических советов.

Ну а использование усреднения (фильтрации) очень может Вам помочь. Пример тому личный практический опыт - АЦП AD6644 (14 разрядов), DDC AD6620, имаксимальный входной сигнал 0.5В, частота дискретизации 60МГц. Синус с генератора частотой 7МГц и уровнем 0.1мкВ эффективного на выходе фильтра с полосой примерно 3кГц после очень сильного (256 раз) усреднения спектров возвышался над шумовой дорожкой на 10дБ. Можете посчитать, во сколько раз уровень этого сигнала был меньше единицы младшего разряда.

[alexander55]

А по поводу Вашего вопроса в еначале темы - посмотрите статью http://www.analog.com/UploadedFiles/Applic...65654AN-410.pdf , в ней немного на пвльцах, но как размазывать DNL АЦП через dither, описано. Кроме того есть много очень полезных практических советов.

Спасибо за ссылку.

Ну а использование усреднения (фильтрации) очень может Вам помочь. Пример тому личный практический опыт - АЦП AD6644 (14 разрядов), DDC AD6620, имаксимальный входной сигнал 0.5В, частота дискретизации 60МГц. Синус с генератора частотой 7МГц и уровнем 0.1мкВ эффективного на выходе фильтра с полосой примерно 3кГц после очень сильного (256 раз) усреднения спектров возвышался над шумовой дорожкой на 10дБ. Можете посчитать, во сколько раз уровень этого сигнала был меньше единицы младшего разряда.

Легкая прикидка.
Шум стал на уровне 0.03 мкВ при дискрете АЦП около 30 мкВ.
Снижение полосы пропускания в 2000 раз.
Изначальный шум где-то 5 дискрет, т.е. 150 мкВ (5 дискрет АЦП до фильтра).
За счет усреднения 16 раз, остальное за счет фильтра.
Если не напутал, то вроде так.
Если не так - поправьте (голова к концу дня уже плохо соображает).

[729]

Спасибо за ссылку.
Легкая прикидка.
Шум стал на уровне 0.03 мкВ при дискрете АЦП около 30 мкВ.
Снижение полосы пропускания в 2000 раз.
Изначальный шум где-то 5 дискрет, т.е. 150 мкВ (5 дискрет АЦП до фильтра).
За счет усреднения 16 раз, остальное за счет фильтра.
Если не напутал, то вроде так.
Если не так - поправьте (голова к концу дня уже плохо соображает).

Немного уточню.
Снижение полосы пропускания было не в 2000, а в 10000 раз. То есть, шум, приведенный ко входу АЦП, был примерно 250-300мкВ. Но тут шумело всё - тракт до АЦП, АЦП, NCO DDC (на таких уровнях уже может проявляться, да и частота "кривая"), недофильтрованные полосы при децимации (в AD6620 был включен режим максимального коэффициента децимации, а допустимо ли это для заданного уровня шумов в полосе, я не считал), генератор тоже шумел.
100мкВ RMS шума АЦП был измерен при неподключенном входе модуля и минуя DDC.
Кроме того, у АЦП при наличии шума на входе, соизмеримого с минимум 1 ЕМР, есть свойство "вытягивать" сигналы, которые по уровню значительно (раз в 10) меньше ЕМР.
Но смысл не в этом, а в том, о чем тут уже говорили, - при определённых условиях (очень на пальцах, но чем меньше полоса сигнала по сравнению с частотой дискретизации, тем лучше) последующей обработкой эффективную разрядность уже условного АЦП вытянуть можно. В приведенном мной примере прибавка была примерно в 6 разрядов.
Это, кстати, относится и к однорязрядным АЦП (компараторам). Там, правда, есть еще одно (ИМХО, экспериментально полученное) правило, но это уж другая песня.