Помогите, пожалуйста, разобраться.
Есть АЦП (точнее электросчетчик на кристалле, т.е. ADC+DSP) ADE7878. Он 24-разрядный, тип преобразования - сигма-дельта 2-го порядка, частота дискретизации 1,024 МГц, SNR (отношение сигнал/шум)=70 дБ и SINAD (отношение сигнал/шум+искажение)=60 дБ по каналам измерения напряжения (3 канала) и тока (3 канала). По этим каналам измеряются мгновенные и действующие (среднеквадратичные, RMS) значения напряжений и токов. Полоса пропускания этих каналов - 2 кГц. Скорость преобразования - 8 kSPS (8000 оцифрованных значений в секунду).
По расчетам у меня получается, что эффективная разрядность данного АЦП (ENOB) = 9,7 бит. Может ли быть такое? Я что-то не понимаю?

И что Вас смущает: эффективная разрядность это, грубо говоря, сколько правильных бит в измерении и эта величина не может быть больше чем SINAD, который у Вас 60 дб.
Это 1\1000.

Меня смущает, что из 24 бит правильных всего 9,7. Это нормально? Зачем такой АЦП вообще?

Опять путаница понятий между точностью и разрешающей способностью?

Путаницы у меня с этими понятиями нет. Просто тогда о чем говорит ENOB? Можно ли его улучшить или это данность (такая зашумленность измеряемых каналов)?

SINAD (отношение сигнала к шуму и искажениям):
 Отношение среднеквадратичноrо значения амплитуды сигнала к среднему значению корня из суммы квадратов (RSS) всех остальных составляющих спектра, включая гармоники, но исключая постоянную составляющую.

ENOB (Эффективная разрядность): ENOB = (SINAD -1,76дБ) /6,02 дБ .


Да, так и было у меня посчитано 9,7 бит. Мне казалось, что SINAD = 60 дБ нормально для 10-12 разрядного АЦП, 90 дБ - для 16-разрядного, 100-110 дБ - для 20-24-разрядного. Так получается, если считать по этой формуле и смотреть АЦП соответствующей разрядности таких производителей, как Analog Devices, Maxim и др.

Кстати, вопрос о разрешающей способности не так прост. Учитывать все шумы, кроме шумов квантования, при этом или нет? Ведь вроде бы при уровнях шумов, порожденных не дискретизацией, выше уровня шумов квантования децибелла на 3, определение разрешающей способности ЦАП/АЦП через разрадность начинает терять смысл. Разные производители ИМС относятся к этому по разному.

Может.
Вы что-то не понимаете.
Читайте внимательнее даташиты:

Т. е. даже при минус 60дБ входного сигнала обеспечивается 0.1% ошибки.

Я не спец по этим микросхемам, но мне кажется, здесь дело немного в другом. Точность 0.1% в динамическом диапазоне от 1 до 1000 это точность конечного результата, который получается после цифровой обработки выхода АЦП и не по одному отсчету (хотя и здесь далеко не 24 бита). Выход сигма-дельта модулятора однобитный, а сколько разрядов (имеется ввиду не эффективных, а полных) будет на выходе АЦП зависит от цифрового фильтра. Вероятно, либо взято готовое решение фильтра от другого чипа сигма-дельта АЦП, либо готовые блоки цифровой обработки, которые работают с 24-битной арифметикой.

Т.е выходит что динамический диапазон у него 120дб, а SINAD=60дб. Хммм

Можно ли отождествлять точность измерения активной и реактивной энергии данным АЦП с точностью измерения токов и напряжений (их мгновенных и действующих значений)? Тем более понятие точности измерения АЦП является комплексным, т.е. в него входит целый набор компонент-ошибок: Offset and Gain Error, SINAD, внешний или внутренний опорный источник используется + соответствующие отклонения от эталонного значения, температурный дрейф опорного источника и др. Мне как раз и хочется разобраться с полной точностью данного АЦП: как ее считать? Поэтому иду по перечисленным компонентам, пытаюсь оценить степень вклада каждого из них в полную ошибку.
Интересным является то, что если взять за эффективную разрядность АЦП 10 бит, то оставшиеся 13 бит - это возможный шум (+1 бит под знак). В итоге по расчетам (2^13/2^23)*100% получается ошибка в 0.1%

Что для счётчика электроэнергии выглядит, имхо, вполне достаточным. Мне вообще непонятно, зачем в нём изначально заложена такая разрядность и такая частота сэмплирования. Рекламный ход?

А Вы можете теоретически обосновать, что, к примеру, в два раза меньшей частоты сэмплирования вполне достаточно при любой возможной в реальных условиях форме тока и напряжения для получения точности 0.1%?
Имхо такое обоснование на порядок (как минимум) сложнее, чем обеспечить несколько завышенные параметры.
Я, однако, сомневаюсь, что они завышены.

А что Вы называете любой возможной? В "реальных условиях" там, возможно, и мегагерцовые шумы присутствуют в каком-то количестве. Надо их оцифровывать?

Несколько? Из 24 разрядов эффективных с натяжкой 10, а частота дискретизации более чем на полтора порядка выше десятой(!) гармоники сети - это несколько?
Я тоже сомневаюсь. Что это имеет какой-то практический смысл....

А так видно, что эффективными придётся считать как минимум 20 двоичных разрядов?
По частоте дискретизации, не зная нутрянной математики, сказать что-то сложно. Можно, н-р, предположить, что такая частота удовлетворяет математику и при 50 Гц, и при 60 Гц.

Я тоже считаю, что они зажрались и буйствуют от избытка кремния.

Да нет, я думаю, прото при фильтрации однобитного потока в сигма- дельта результат получается 24 битный. Ну, обрезать его до честных разрядов не пожелали по маркетинговым соображениям. Даром ведь получается.

А всё это как раз и входит в обоснование.

Считать - пожалуйста. Пользователя вообще не очень должно волновать сколько раз переключится модулятор для достижения нужной точности. Пусть хоть сотню. Но наружу зачем бесполезные биты выдавать? Тем более, что их большинство.

А чево ? наружу 24 бита прут ? сорри - некогда DS читать (надо писать )
Дык может все проще ? 12 бит с АЦП , из них 10 SINAD-ных по каналам тока и напряжения, а после перемножения уже будет 24 бита с кучей мусора в хвосте , они их выталкивают и говорят уже про 24 бита ради понтов и маркетинга.

Дык и я об том же... С нступающим, коллеги!

Можно так развести комбинированный дизайн печатной платы что из 24 бит останется только 8.
24*6 дБ - 12 (два младших разряда откидываются на шумы квантования) = 132 дБ теоретически
Реально у кодека AD1836A 24 bit Noise Floor = 120 дБ
четырехкратный оверсэмплинг - 10% погрешность восстановления сигнала