Выбор диф. усилителя к АЦП LTC2208 Опции

[Art55555]

Добрый день!
Выбираем дифференциальный усилитель к АЦП LTC2208. В даташите советуют ставить усилитель LT1993. Усилителями никогда не пользовались (всегда обходились трансформаторами), но под поставленную задачу требуется именно усилитель.
Уровень входного сигнала, который требуется оцифровать 100мВ, LT1993 бывают с усилением 2, 4, 10 раз. Какое усиление рекомендуете выбрать в данном случае?

[Daedal07]

Добрый день!
Выбираем дифференциальный усилитель к АЦП LTC2208. В даташите советуют ставить усилитель LT1993. Усилителями никогда не пользовались (всегда обходились трансформаторами), но под поставленную задачу требуется именно усилитель.
Уровень входного сигнала, который требуется оцифровать 100мВ, LT1993 бывают с усилением 2, 4, 10 раз. Какое усиление рекомендуете выбрать в данном случае?

Скажите, а зачем усилитель, если оцифровать требуется 100мВ? какой уровень сигнала до усиления?если понимать,что до усилителя 100мВ,то усилить на столько,чтобы получить в размахе амплитуду сигнала 1,5р-р или 2,5р-р(цифры из ДШ). Учитывайте для рассчёта следующиее:
1.на каком расстоянии от АЦП стоит усилитель.Усиление,если не ошибаюсь резиторами задаётся, всегда можно перепаяться, на крайний случай.
2.Уровень искажений.
3.Какой разрядности код на выходе АЦП хотите иметь.
Усиление LT1993 Вам хватит?

[Art55555]

Скажите, а зачем усилитель, если оцифровать требуется 100мВ? какой уровень сигнала до усиления?если понимать,что до усилителя 100мВ,то усилить на столько,чтобы получить в размахе амплитуду сигнала 1,5р-р или 2,5р-р(цифры из ДШ). Учитывайте для рассчёта следующиее:
1.на каком расстоянии от АЦП стоит усилитель.Усиление,если не ошибаюсь резиторами задаётся, всегда можно перепаяться, на крайний случай.
2.Уровень искажений.
3.Какой разрядности код на выходе АЦП хотите иметь.
Усиление LT1993 Вам хватит?

Информация из даташит:
Vin(Ain+, Ain-) это 1,5 или 2,25 Vp-p
Vcm=1,25V
100 мВ - это сигнал на входе платы. Правлильно ли мы понимаем, что для корректной работы АЦП нужно с помощью диф. усилителя усилить сигнал в 15 раз?
РАзрядность АЦП -16 бит, на выходе хотелось бы видеть хотя бы 12 рабочих разрядов.

[Daedal07]

Информация из даташит:
Vin(Ain+, Ain-) это 1,5 или 2,25 Vp-p
Vcm=1,25V
100 мВ - это сигнал на входе платы. Правлильно ли мы понимаем, что для корректной работы АЦП нужно с помощью диф. усилителя усилить сигнал в 15 раз?
РАзрядность АЦП -16 бит, на выходе хотелось бы видеть хотя бы 12 рабочих разрядов.

Vcm роли для усилителя не играет, всмысле коэффициента усиления.
если надо 12 рабочих разрядов,то:4 в шумах можно или страшие разряды не обрабатываем?
В общем не Вам одному лень калькулятором поделить размах по входу на код 12ти/16ти разрядов( про знак не забыть ).Получите напряжение, соотнесённое к дискрете АЦП . Усли в 15 раз усилить, то,да 1,5В нполных будет.А вот сколько будет в шумах- тут считайте шум исилителя в вашей полосе+шум АЦП.Зависит от задачи, динамический диапазон параметр при проектировании?

[Art55555]

Vcm роли для усилителя не играет, всмысле коэффициента усиления.
если надо 12 рабочих разрядов,то:4 в шумах можно или страшие разряды не обрабатываем?
В общем не Вам одному лень калькулятором поделить размах по входу на код 12ти/16ти разрядов( про знак не забыть ).Получите напряжение, соотнесённое к дискрете АЦП . Усли в 15 раз усилить, то,да 1,5В нполных будет.А вот сколько будет в шумах- тут считайте шум исилителя в вашей полосе+шум АЦП.Зависит от задачи, динамический диапазон параметр при проектировании?

Задача немного поменялась. Сигнал с полосой 8 МГц и уровнем около 40 dBuV. Т.е около 100 мкВ.
Напряжение, соотнесённое к дискрете АЦП: 2250/65536(16 бит) = 0.034 мВ = 34 мкВ. Правильно я понимаю, если я не усилю входной сигнал, то рабочими будут только 3 разряда?

[ledum]

Задача немного поменялась. Сигнал с полосой 8 МГц и уровнем около 40 dBuV. Т.е около 100 мкВ.
Напряжение, соотнесённое к дискрете АЦП: 2250/65536(16 бит) = 0.034 мВ = 34 мкВ. Правильно я понимаю, если я не усилю входной сигнал, то рабочими будут только 3 разряда?

Давайте прикинем по-другому. 100мкв - это что-то типа минус 67дбмВт в 50-Омном тракте. Сигнал-шум у АЦП по выходной полосе 65МГц по даташиту 78дБ, будем считать входное 2.25пик-пик или 11дБмвт. Если вы оцифровку фильтранете по 8 МГц, то сигнал-шум улучшится на 9дБ (10лог(65/8)), там где было 78 стало 87. Шумовая дорожка получается на 11-87=минус 76дБмВт или на 9дБ (76-67) (меньше 2 бит) ниже сигнала. Теперь пойдем с другой стороны. Считаем тракт 50-Омным. Шумы в 8МГц полосе минус 174дБмВт-10*лог(8МГц)= минус 174-69=минус 105дБмВт. LT1993 имеет Кш порядка 13дБ. Значит шумовая дорожка, приведенная ко входу усилителя будет на уровне минус 92 дБм. Чтобы привести шумы тепловые и усилителя к шумам АЦП можно усилить на не менее 92-76=16 дБ. Но усилитель имеет усиление 10 раз или 20 дБ, значит шумовая дорожка окажется на уровне минус 72дБм. Сигнал при этом будет на минус 67+20=минус 47дБм, т.е разница с шумом будет 72-47=25дБ или 4 бита. С LTC6401-20 или LTC6400-20 возможно выиграете еще один бит за счет того, что у них Кш почти на 7дБ меньше

Сообщение отредактировал ledum - Nov 12 2010, 11:18

[Art55555]

Давайте прикинем по-другому. 100мкв - это что-то типа минус 67дбмВт в 50-Омном тракте. Сигнал-шум у АЦП по выходной полосе 65МГц по даташиту 78дБ, будем считать входное 2.25пик-пик или 11дБмвт. Если вы оцифровку фильтранете по 8 МГц, то сигнал-шум улучшится на 9дБ (10лог(65/8)), там где было 78 стало 87. Шумовая дорожка получается на 11-87=минус 76дБмВт или на 9дБ (76-67) (меньше 2 бит) ниже сигнала. Теперь пойдем с другой стороны. Считаем тракт 50-Омным. Шумы в 8МГц полосе минус 174дБмВт-10*лог(8МГц)= минус 174-69=минус 105дБмВт. LT1993 имеет Кш порядка 13дБ. Значит шумовая дорожка, приведенная ко входу усилителя будет на уровне минус 92 дБм. Чтобы привести шумы тепловые и усилителя к шумам АЦП можно усилить на не менее 92-76=16 дБ. Но усилитель имеет усиление 10 раз или 20 дБ, значит шумовая дорожка окажется на уровне минус 72дБм. Сигнал при этом будет на минус 67+20=минус 47дБм, т.е разница с шумом будет 72-47=25дБ или 4 бита. С LTC6401-20 или LTC6400-20 возможно выиграете еще один бит за счет того, что у них Кш почти на 7дБ меньше

Спасибо за развернутый ответ!
Не понятно как получилось 2.25пик-пик = 11дБмвт и почему шумы в 8МГц полосе минус 174дБмВт-10*лог(8МГц)= минус 174-69=минус 105дБмВт?
Есть-ли какой-нибудь способ получить больше разрядов или при таком сигнале, используя перечисленные опер усилители можно получить только 5 бит?

[ledum]

Спасибо за развернутый ответ!
Не понятно как получилось 2.25пик-пик = 11дБмвт и почему шумы в 8МГц полосе минус 174дБмВт-10*лог(8МГц)= минус 174-69=минус 105дБмВт?
Есть-ли какой-нибудь способ получить больше разрядов или при таком сигнале, используя перечисленные опер усилители можно получить только 5 бит?

P(дБм)=10*log(1000(Ватты в милиВатты переводим)*(2.25/2(вычисляем амплитуду)/sqrt(2)(вычисляем действующее))^2/50 Ом)=11.02дБм
минус 174дБм - тепловой шум резистора 50 Ом в полосе 1Гц при температуре 290К ЕМНИП. В полосе 8Мгц он шумит на 10log(8000000)=69дБ больше, т.е.тепловой шум с него, котоый в нормальных условиях будет определять теоретический порог чувствительности будет минус 174+(здесь у меня была описка)69=минус 105дБм. Но Вы хотите поставить усилитель, который тоже шумит, и он внесет свою долю шума по величине равную Кш - это единственный резерв наращивания разрядности. Ибо сигнал на входе фиксирован - минус 67дБм, и шум - минус 105дБм, т.е. теоретически достижимое соотношение сигнал/шум 38дБ - 6 бит. Самый малошумящий известный мне усилитель для нормальных условий на этот диапазон - по схеме Нортона с обратными связями без потерь на трансфоматорах имеет Кш 2дБ. Он позволяет вытянуть почти 6 бит при полосе 8МГц - у него хороший динам диапазон и неравномерность в полосе 0.5-40МГц получается доли дБ даже на наших ферритах. Но этот усилитель очень неустойчив из-за практически никакой развязки вход-выход, он иначе так и называется - повторитель импеданса. Недавно их обсуждали в радиочастотке и СВЧ. Потребуется или 2 14.5дБ каскада, или 3 10дб, чтобы приподнять шумы входа над шумами АЦП хотя бы на пару-тройку дециБелл. При использовании дифусилителей серии LTC640X-20, 26 даже 5 бит получить тяжело. А еще джиттер клоков на АЦП... Но если Ваш сигнал внизу первой зоны Найквиста - это еще куда ни шло.

Сообщение отредактировал ledum - Nov 12 2010, 19:54