В связи с освоением подобного класса изделий у меня чисто филосовский вопрос. Зачем столько разрядов, если они заведомо не реализуются. Ну например у того же AD7760: один квант преобразования (т.е. один разряд квантования) при опорном напряжении 4,096V составляет 0,3uV. Это уже в два раза превышает величину неустранимых шумов Джонсона. Далее, у рекомендуемого источника опорного напряжения ADR434 напряжение собственных шумов 3,5 uVp-p (если кто знает лучше, поделитесь). Выходит, что уже по этим причинам хаотичное гуляение младших разрядов неизбежно. Как же использовать (или получить) заявленные 24 разряда?

Разрядность и точность - разные вещи, и, думаю, Вы это понимаете и вопрос всё-таки о разрешении. Для АЦП такого класса обычно даётся параметр эффективное разрешение (ENOB) или аналогичный/е. Естественно он объявляет достоверными не более столько-то бит при таких-то условиях измерения - т.е. норма для единичного измерения несколько хуже, чем для нескольких подряд. В случае работы с "недостоверными" данными используется вероятностный подход - обычно передискретизация и усреднение в том или ином виде (у нас применяется, например, медианная фильтрация). Основными отправными точками служат предположение о монотонности характеристики преобразования АЦП и определённом законе распределения шума.
ЗЫ. А посмотрели бы Вы на LTC2449 от Linear Technology - там уже 28 бит (правда пишут в описании о 24-х)

8-битовый микроконтроллер C8051F350 Silabs имеет 24-разрядную АЦП. Она настолько нестабильна, что младшими 8 разрядами лучше пренебречь. Берёшь оставшиеся старшие 16 разрядов, и с ними уже работаешь.

Насчёт C8051F350 - извините, но Ваша криворукость. У нас HART-датчики теперь построены на этой машинке (раньше были отдельно АЦП - AD7714, ADS1217 - и микроконтроллер - PIC16/18, MSP430F). Встроенный АЦП полностью соответствует по параметрам заявленному в DS. Т.е. для единичного измерения имеем лучше 17,5 бит "честных". Реально меряем сигнал порядком 8-10 мВ с погрешностью на уровне 0.02%FS (до 0.05%), дополнительная погрешность (компенсируем цифрой) по температуре - порядком 0.05% (до 0.08%) в диапазоне от -40 до +60 по Цельсию.

О, вы правы. Особенно - правая. Я вас извиняю. Поэтому я использую АЦП всего лишь 12-разрядную в 56F8xx Freescale. Но - очень стабильную!

Зря ехидничаете. Не сумели применить - Ваши проблемы. Только держите их, пожалуйста, при себе и не давайте вредных советов.

0,02%FS ~13 бит(тем более уже обработанные). Или у вас источник не дает выше точность?
Так, действительно, зачем декларировать и применять 24 бита, где и реальных 16 более чем достаточно?

Это Вы про что?

Но Вы сами пишите о честных 17,5 разрядах (имеется ввиду от пика до пика?). И наверняка этот честный результат получен в результате стат. обработки какой-то выборки. Согласитесь, это никак не 24. Работая с ADuC845 у нас получался 21 (честный) разряд. Но как получить 24???.


Это мы про стандартный тепловой шум резисторов...

Источник сигнала выше не даёт, но и не стОит забывать об соотношении диапазона сигнала и шкалы АЦП, ну и, соответственно, то, что шумы считаем приведенными ко входу. Т.е. при применении PGA грубо имеем "занятие" шумом сигнала/усилителя бОльшего количества младших значащих бит. Как вариант - имеется другая железка с другим АЦП - ADS1245 - и таким же источником сигнала. Так как у ADS1245 нет встроенного усилителя, был поставлен внешний дифференциальный с диффвыходом на Zero-Drift ОУ AD8629 с небольшим КУ. В результате получили немногим лучший (до 2-х раз погрешности стали меньше) случай. Это говорит, что физику не обманешь. Но когда на ADS1245 при опоре 2.048 В подавался тот же сигнал без усилителя, полученная погрешность была лучше 0.2% - плавала около расчётной 0.15%. Таким образом фактически игнорировались не младшие, а старшие биты - порядком 2В/10мВ - около 200 раз, т.е. грубо 8 старших бит. Если бы уровень сигнала был выше раза в 2-3, то усилитель просто не был бы нужен, так как получение лучшей погрешности не имело бы смысла из-за свойств источника сигнала и достаточности параметров АЦП без усилителя. Но опять же, применив внешний усилитель с КУ не, скажем, 10, а, например, 128 (как допустимо во многих встроенных PGA), можно было бы остановиться на 16-бит АЦП. Однако оптимальное соотношение коэффициентов передачи и вносимых погрешностей/шумов лучше при применении меньшего КУ внешнего усилителя и бОльшим по разрядности АЦП с частичным фактическим неиспользованием старших разрядов.

А выходной сигнал у Вашего HART-а какой - токовый? Просто тоже пытаемся запихнуть в датчик давления HART-протокол. Чтобы уложить токопотребление всей схемы в 4мА решил использовать MSP430 и AD77xx. Потребление у C8051F350 побольше будет. В даташите ток потребления цифровой части процессора C8051F350 - 10мА при 25Мгц. Или у вас внешнее питание? Аль тактовая частота другая?

Токовый. Тактовая другая - 3.68 MHz деленная на 2. Ток формируем так: - ШИМ с камня, затем U/I, оттуда ОС заведена на АЦП. Расписанные погрешности приводил без учёта ошибки преобразования в ток. Имеем дополнительную суммарную погрешность по току не более 0.1% в дипазоне рабочих температур (-40...+60).

Выброс PGA - это серьезный аргумент.
Но сначала вы пишете, что с внешним усилителем шум был ниже, а далее- наоборот. У меня при снижении усиления PGA возрастал шум и была замечена нелинейность(еще на AD7715), после чего эксперименты прекратил.
Кстати, если у вас FS=10мв, Uоп=2B, то при 24 разрядах разрешение ~17 раз превышает заданную вами погрешность 0,02%FS. Если ставите усилитель, не проходите по шумам?

Уточню - у любого АЦП {эффективная разрядность} - {разярдность от пика до пика} всегда == 2,7
Что касается шумов - то не забываем об использовании малошумящей элементной базы, или даже криогеника. Экзотично, но вполне реально.

И сколько жрет процессор на такой частоте?

Именно по шумам. Насчёт ниже-выше - ничего не понял. Если так поняли, что один и тот же усилитель можно включить с разным КУ, то да - шумы приведенные ко входу не менялись, а погрешности, обусловленные изменением обвязки возрастут при повышении КУ.


Не помню уж точно, но что-то в районе 2 мА с копейками при напряжении питания 3.0 В. Примерно 0.6 мА даём сенсору. Модем реализован программно. Внешняя EEPROM чуток ещё жрёт, операционники наличествуют... Но в 3.5 мА всё влазит.

А при большой надобности мона и получить. Нужна слегка заставить программно АЦП произвести без перерыва где-то выборок 8, чтобы успели зарядиться ёйные паразитные ёмкости, затем 2 последние выборки сложить и разделить на 2. Но, правда, такое мона произвесть токо есля выборки будут автоматически заноситься в свой регистр данных, а у C8051F350 таковой возможности нетути. Но - у 56F8xx она есть!!! Каждая отдельная выборка из 8 имеет свой собственный регистр!!!

Да, а теперь уточните для какой величины сопротивления и в какой полосе частот. И получите, что в большинстве случаев тепловой шум ниже величины младшего разряда 24-битного АЦП.

Поясню. Вы делаете вывод

Хотя сами ставите внешний усилитель, имея запас по разрешающей способности и без него. А также пишете
Я всегда старался использовать максимальное усиление и макс. использовать старшие разряды АЦП. При этом уровень шумов(естественно относительно FS датчика) получался минимальным.

Тут уже я ничего не понял. Почему? Проще аккуратно сделать входной усилитель(если не выходит без него), чем тащить слабый сигнал в цифровую часть.

А еще на таких разрядностях при определенных скоростях оцифровки огромное значение будет иметь колебание фазы clk АЦП - так называемый джиттер. На определенном этапе ни один микроконтроллер и даже плис не даст вам удовлетворительного джиттера, и плакали ваши младшие биты. Выход - применеие специализированных имс для тактирования.

Осознанный вывод. Эффктивная разрешающая способность АЦП (например 19,5 бит для выбранного режима) говорит о том, сколько старших разрядов имеет смысл использовать. У меня сигнал 10 мВ, опора 2 В - соотношение шкал - минус 8 разрядов сверху. Итого остаётся 19.5 - 8 = 11.5 бит, а остальные младшие - шумы. Это грубая прикидка, но фактически так и получается. Это немного хуже желаемой погрешности вносимой преобразователем (АЦП с усилителем или без него). Ещё усилитель имеет собственный шум, приведенный ко входу, смещение нуля, дрейф входных токов и т.д., и чем больше КУ, тем больше результирующая погрешность из-за этих возмущений на выходе. Результирующая погрешность, обусловленная нестабильностью резисторов в диффусилителе, также тем больше, чем выше КУ. Итого - усилитель вреден, но необходим. И если можно не вытягивать усиление на нём, а достаточно сделать небольшим, то это будет оптимально - минимум вносимых погрешностей и достаточность решения.
На остальные реплики отвечу тем же.

Все эти погрешности пропорциональны Ку, соответственно вы ничего не выигрываете от усиления их в АЦП, а не до него. А при использовании АЦП с дифференциальными входами можно использовать простой усилитель на 1ОУ, особенно, если датчик - мостовая схема.
Зато понял вашы выводы . Подобное встречал в апнотах от TI.

Ну, идеальная картина вообще, по-моему, невозможна. Даже у 12-тактовых 51 контроллеров. Конечно, 2 младших разряда "гуляют".

24 битные АЦП - это сигма-дельта преобразователи и получение высокой разрядности в них сделано путем некоего уследнения низкоразрядных отсчетов. Поэтому их 24 разряда - это не совсем те же разряды, что скажем у АЦП с РПП (SAR) Посмотрите и сравните кривую распределения отсчетов для АЦП SD преобразователя и АЦП SAR. В каком-то App. Note от Analog Device писалось, что чтобы получить сопоставимую (в смысле неустойчивых отсчетов) разрядность надо отнять 3 бита у SD. Когда лет 10 назад на семинаре Analog Device им задали вопрос а зачем завышать разрядность - внятного ответа не последовало - я понял, что это все проклятый маркетинг.



Это какие резисторы? Если Вы про внутренне сопротивление источника сигнала - так ведь оно разное бывает. Все ведущие приборостроительные фирмы выпускают нановольтметры, у которых последний разряд до 1 нВ. Просто ими можно пользоваться только при низкоомном источнике сигнала.

Я НЕ усиливаю больше, чем достаточно. А Вы пытаетесь рассказать либо, что погрешности, вносимые усилителем, не меняются от КУ, дибо, что где бы ни усиливать, то всё-равно усиливать.
Насчёт простого усилителя - наверно это и хорошо, но для меня внешний усилитель - крайняя мера. И сделан он (извините, но не буду рассказывать как) с практическим отсутствием дрейфа КУ, хоть и выполнен на рассыпухе.

Почитайте PDF от Analog Devices про OverSampling. С помощью внесения шума (принудительно сделать шумящую схему) получилось выжать 19 бит из 16-битноо АЦП. Правда ну уж очень медленно, но если скорость особо не важна, то вполне рабочий вариант. С 24-битными АЦП таже ситуация. Усредняете и получаете показания. Шум то распределен по нормальному закону, так что усреднение его отфильтровывет. того же произволителя есть другая PDF по точному рассчету работы АЦП с no-flicker битами. Так да, реально получается что за единичное преобразование лучше 18-19 бит в принципе получить ничего не возможно.

Это как это так? Даже у идеального?

Вот я и вижу, что они какие-то не те. Есть подозрение, что 24 разряда в основном относится к проблеме пропуска кодов. В даташитах это единственная характеристика, которая всегда совпадает с заявленными 24 разрядами. Но в тайне надеюсь, что кто-то внятно расскажет, как у него получилось 24 bit rms, а лучше 24bit p-p. Пусть даже с использованием крионики... Кстати, слово маркетинг более удачное, чем понты...


Джиттер играет заметную роль на больших скоростях преобразования. AD приводит таблицу, в которой все беды от джитера начинаются от 1МГц. Про Сигма АЦП вопрос задавался на семинаре AD г-ну Власенко, учитывая, что тактовая частота внутреннего генератора 40 МГц. Эксперт не задумываясь сказал - не влияет. Хотя, кто его знает...

В бОльшей части воспользоваться шумящими битами практически не получается. Но по опыту могу сказать, что есть-таки некоторые удивительные АЦП, создающие видимость полной красоты Наблюдал в платах с CS5524 при подаче сигнала напряжения с имитатора на DAC8512 (по дороге там ещё фильтры легенькие стояли, мультиплексор, тройка) - дык временами стоял код как вкопанный - единичка младшая подёргивалась. Также иллюзию красоты наблюдал у AD7714 - если закоротить вход, то эта гадина может стабильный ноль кода выдавать))

А Вы внимательно прочитайте DS и тогда надеяться Ва будет просто не на что. И тем более 24 р-р никто не обещал. Вам обещали до 24 bit RMS.

1. А можно чуть поподробнее про jitter
Если частоты до килогерца и к примеру AD7714
где что почитать и посмотреть.
2. В кач-ве дискуссии Если добавить шум то шум можно попробовать добавить и
заданный а сигнал потом детектировать и не простым усреднением.
3. Если брать медианную фильтрацию ИМХО сильно портит спектр сигнала.
4. В проекте реставрации одного антиквариата планирую использовать AD7714 на выходе синхр. детектора (буду признателен если расскажите поподробнее что это за зверь AD7714 -может стоит поменять на что нибудь поприличнее)

Тут Вы о чём-то совсем своём

Все параметры соотвествуют DS. А что Вы хотели узнать? Годится ли для Ваших неоглашенных условий или кому чего в нём нравится/не нравится?

1.Медианная фильтрация - это к вопросу о передискретизации сигнала - когда вы выбираете несколько выборок и на основе анализа значений этих выборок производите оценку реальной величины сигнала - по моему в ветке это обсуждалось несколькими постами ранее.

2. Интересует вопрос кому чего в нем нравится или может быть не нравиться (DS я конечно читал ), но по жизни всякое бывает

1) Есть такое понятие как оверсемплинг. Нужно сигнал получить с дискретизацией 1 000 отсчетов в секунду. А АЦП дает возможность 10 000 (а лучше 100 000). Вот и прекрасно, суммируем каждые 10 (100) отсчетов и делим на их количество. Измеряемый сигнал величина неслучайная. Шум - случайная. Получается вытягивание уровня сигнала из шума.

Но... Из шума дискретизации-оцифровки так уже ничего не вытянешь. И вообще это немного не тот шум - сродняет их понятие "уровень неопределенности". Потому...

2) зачем еще применяют больше бит чем надо. Это музыка, высококачественная передача речи, прием SSB речевых сигналов. Шумы дискретизации отлично прослушиваются опытным человеческим ухом (в связке с мозКом конечно ). Они коррелированы с уровнем сигнала и потому моСКом выхватываются, создавая "фальшь" звучания и дискомфорт. Вот что бы эти шумы "утонули" в тепловых шумах (некоррелированных с уровнем и с нормальной функцией распределения) и применяют 24-битные кодеки...

Что это - я знаю А вот Ваше мнение насчёт спектров - оно как-то непонятно к чему.

Прошло через меня их тысяч 10, не меньше. Применяются пока. Потихоньку вытесняются более дешёвыми и быстрыми (современными) чипами. Использовались при тактовой 1 МГц и 2.7456 МГц, на самых малых sample-rate, при питании 3,3 или 5 В. Нареканий, кроме того, что медленны от рождения, нет. По статистике YR чуть-чуть лучше, чем AR. А AR-3 включенный в 5-В схеме ведёт себя чуть-чуть лучше, чем AR-5. Лучше - всмысле чуток меньше шумит и лучше временная стабильность, но это всё на самой грани) недоверия.

Поскажите пожалуйста какой АЦП на 24 разряда выбрать из самый последних. Цена не имеет значения -нужно минимальной потребление. Скорость порядка 10-20отсчетов/c. Один диф.канал.
Хочу подключить магнитный мостовой датчик напрямую к АЦП. Сейчас проблема в том что датчик сам много потребляет и его приходится тактировать по питанию. Одновременно приходится тактировать и усилитель, так как он тоже есть много. Вот возникла идея выкинуть усилитель и подключить датчик напрямую к 24-битному АЦП, возможно со встроенным усилителем (?).
Прочитав тему я так и не понял как получить требуемое разрешение по шумам: сейчас у меня усилитель сделан на AD620 и имеет привед.шум 0,1мкВ(р-р, полоса 0.02...2Гц). Если я возьму АЦП с опорой с шумами порядка 3мкв тогда надо делать предварит.усиление порядка 30 чтобы получить теже 0.1мкВ ??? Вообще реально это?

Я использую AD7730, подключается непосредственно к мосту, 0.3 мкВ измеряются легко, входной диапазон +-10 мВ. Только непонятно, если все равно датчик много потребляет, то какой смысл экономить на потреблении АЦП?
А что значит "тактировать по питанию"?

К сожалению он потребляет 65мВт. А если он будет переходить в сон и частота опроса 10Гц сколько примерно будет потребление? Боюсь все равно очень много. Наш датчик щас потребляет 0.6мА полностью.
А тактирование по питанию это вот что. Питание на мост подается на короткое время 200мкс, за это время успевает установится сигнал на выходе предв.усилителя, на выходе кот.стоит устройство выборки-хранения, за ним НЧ фильтр. УВХ нужно чтобы НЧ фильтр с частотой 2.5Гц не испытывал переходных процессов. Затем мост и предв.усилитель отключается на 1800мкс, что дает скважность 10. Таким образом получается чтото вроде аналог.оцифровки с частотой 500Гц и потребл. моста+прев.усил. (6мА) уменьшается в 10 раз.
Кстати в АЦП AD7799 тоже есть встроенный ключ для отключения питания измерит.моста.

Использовали MAX6350(MAX6341), они получше, но нас в основном интересовала долговременная стабильность. Есть еще LTZ1000, он наверно самый лучший, но на столько-же трудно доставабельный.

AD7798(9) потребляет максимум с внутренним усилителем - 0.3 мА, без усилителя 0.1, во сне - 0.001мА
С внешней опорой, которая у Вас, кажется, внешняя. Почему он Вас не устраивает? Ведь датчик намного больше...

Как это не вытянешь? А сигма- дельта АЦП как работают? Про слышимость дискретизации в аудио при меньшей 24 бит разрядности молчу....

Ну мысли такие.
1) Опора. С опорой непонятно. Малошумящие опоры кушают под мА, малопотребляющие опоры шумят сильно, так что непонятно получатся хотябы те же шумы и потребление (0.6мА) если я поставлю AD7798 + ну скажем REF191? Да к этой схеме еще нужно добавить контроллер который будет запускать оцифровку и анализировать результаты.
2) У AD7799 я так понимаю нет УВХ на входе. Т.е отключить мост я не могу пока не завершится преобразование. При более-менее нормальных шумах и частоте опроса (16Гц) получаем, что мост должен работать все время и потребление будет 0.3мА (AD7799) + 5мА (мост) = 5.3мА.
Ставить УВХ на входе АЦП? Не хотелось бы ставить лишние элементы в таком ответственном месте.

С опорой... Лучше от питания моста. Деление на опорное само-собой получится. Если хотите импульсное питание моста - без внешнего предусилителя(или нет?) и УВХ (двух - второе для опоры...) не обойтись... Если без УВХ... Там максимальная частота 500 Гц... Но устроит ли Вас разрешение на такой частоте? Не помню, какое время пробуждения. Есть еще вариант... Самодельное УВХ - конденсатор с ключами. Если верить даташитам про 0.1pQ, то не емкости в 1 мкФ - 0.1 мкВ получается. Сопротивление таких ключей порядка 200 ом, постоянная времени меньше миллисекунды получается. Если быстрых изменений нет, то...