新疆喜乐彩玩法

技术文章—精密数据采集信号链的噪声分析

2019-11-19来源: 亚德诺半导体关键字:模拟前端  信号链

在很多应用中,模拟前端接收单端或差分信号,并执行所需的 增益或衰减、抗混叠滤波及电平转换,之后在满量程电平下驱 动ADC输入端。今天我们探讨下精密数据采集信号链的噪声分析,并深入研究这种信号链的总噪声贡献。

 

 如图1所示,低功耗、低噪声、全差分放大器ADA4940-1驱动差 分输入、18位、1 MSPS PulSAR® ADC AD7982,同时低噪声精密5 V 基准电压源ADR435用来提供ADC所需的5 V电源。此信号链无需 额外驱动器级和基准电压缓冲器,简化了模拟信号调理,可节 省电路板空间和成本。一个单极点截止频率2.7 MHz RC(22 Ω, 2.7 nF)低通滤波器放在ADC驱动器输出和ADC输入之间,有助于 限制ADC输入端噪声,并减少来自逐次逼近型(SAR) ADC输入端 容性DAC的反冲。

 

图1. 低功耗全差分18位1 MSPS数据采集信号链(简化示意图:未显示所有连接和去耦)。

 

ADA4940-1用作ADC驱动器时,用户可以进行必要的信号调理, 包括对信号实施电平转换和衰减或放大,以便使用四个电阻实 现更大动态范围,从而不再需要额外的驱动器级。采用反馈电 阻(R2 = R4)对增益电阻(R1 = R3)之比设置增益,其中R1 = R2 = R3 = R4 = 1 kΩ。 

 

对于平衡差分输入信号,等效输入阻抗为2×增益电阻(R1或R3) = 2 kΩ,对于非平衡(单端)输入信号,等效阻抗根据下式计算, 约为1.33 kΩ。
 

 

如果需要可以在输入端并联一个终端电阻。ADA4940-1内部共模反馈环路强制共模输出电压等于施加到VOCM输入的电压,同时提供出色的输出平衡。当两个反馈系数(β1 和β2)不相等时,差分输出电压取决于VOCM;此时,输出幅度 或相位的任何不平衡都会在输出端产生不良共模成分,导致差 分输出中有冗余噪声和失调。因此,在这种情况下(即,β1 = β2),输入源阻抗和R1 (R3)的组合应等于1 kΩ,以避免各输出 信号的共模电压失配,并防止ADA4940-1的共模噪声增加。

 

信号在印刷电路板(PCB)的走线以及长电缆中传输时,系统噪声 会叠加到信号中,差分输入ADC会抑制信号噪声,并表现为一 个共模电压。这款18位1 MSPS数据采集系统的预期信噪比(SNR)理论值可通 过每个噪声源(ADA4940-1、ADR435和AD7982)的和方根(RSS) 计算得到。

 

ADA4940-1在100 kHz时的低噪声性能典型值为3.9 nV/√Hz,如图2 所示。

图2. ADA4940输入电压噪声频谱密度和频率的关系。

必须计算差分放大器的噪声增益,以便找到等效输出噪声贡献。差分放大器的噪声增益为:

 

 

其中

 

以及

 

是两个反馈系数。

 

应当考虑下列差分放大器噪声源: 

 

由于ADA4940-1输入电压噪声为3。9 nV/√Hz,其差分输出噪声应 当为7。8 nV/√Hz。ADA4940-1数据手册中的共模输入电压噪声 (eOCM)为83 nV/√Hz,因此其输出噪声为

 

 

给定带宽条件下,R1、R2、R3和R4电阻噪声可根据约翰逊-奈奎斯特 噪声方程计算:

 

 

其中kB是玻尔兹曼常数(1。38065 × 10 – 23 J/K),T为电阻绝对温度 (开尔文),而R为电阻值(Ω)。来自反馈电阻的噪声为:

 

 

来自R1的噪声为:

 

 

来自R3的噪声为:

 

 

ADA4940-1数据手册中的电流噪声为0.81 pA/√Hz。 

 

反相输入电压噪声:

 

同相输入电压噪声:

 

 

因此,来自ADA4940的等效输出噪声贡献为:

 

 

(RC滤波器之后)的ADC输入端总积分噪声为:

 

 

AD7982的均方根噪声可根据5 V基准电压源情况下的典型信噪比 (SNR, 98 dB)计算得到。

 

 

根据这些数据,ADC驱动器和ADC的总噪声贡献为

 

 

注意,本例中忽略来自ADR435基准电压源的噪声贡献,因为它 非常小。

 

因此,数据采集系统的理论SNR可根据下式近似计算

 

 

图3. FFT曲线图,fIN = 1 kHz,FS = 1 MSPS (将ADA4940-1配置成全差分 驱动器)。 

 

AD7982在1 kHz输入信号时,SNR典型值为96.67 dB,THD典型值 为–111.03 dB,如图3中的FFT性能所示。这种情况下测得的SNR 为96.67 dB,非常接近上文中的96.95 dB SNR理论估算值。数据 手册中98 dB的目标SNR的实际损耗由来自ADA4940-1差分放大器 电路的等效输出噪声贡献所导致。 

 

所以,针对给定应用选择ADC驱动器以驱动SAR ADC时,噪声是一个重要规格,但详细查阅带宽、建立时间、输入和输出上裕量/下裕量以及功耗要求也很重要哦~

 


关键字:模拟前端  信号链 编辑:muyan 引用地址:http://news.zjgsmm.com/mndz/ic480480.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:回顾Burr-Brown高品质音频芯片开发史
下一篇:最后一页

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

当电子元件性能下降:如何保护您的模拟前端
,因为它们很可能是最先接触到静电放电(ESD)、雷击等的部分。我们感兴趣的部件包括USB端口、示波器的模拟前端,以及最新的高性能物联网混合器的充电端口等。 我们如何知道要防范哪些问题? 虽然我们知道我们想要保护系统免受电气过载,但是这个术语太宽泛了,对于我们决定如何保护系统没有任何帮助。为此,IEC(以及许多其他组织)做了大量工作来弄清楚我们在现实生活中可能会遇到的EOS类型。我们将重点探讨IEC规范,因为它们涵盖广泛的市场应用,而与该规范相关的混乱状况也说明需要本文来厘清。表1显示了三个规范,它们定义了系统可能遇到的EOS状况类型。在本文中我们只对ESD做深入探讨,同时也会让大家熟悉电快速瞬变(EFT)和浪涌。 
发表于 2019-10-08
当电子元件性能下降:如何保护您的模拟前端
Skyworks推出用于Wi-Fi 6应用的前端模块
模拟和混合信号供应商Skyworks日前宣布推出两款前端模块(FEM),分别为2.4GHz SKY85330-21和5GHz SKY85748-11,用于企业802.11ax(Wi- Fi 6)应用包括接入点,路由器和网关。完全集成的解决方案采用对数功率检测器,支持宽动态范围和低功耗,从而改善了热管理。它们还提供业界领先的效率,适合POE应用,并采用紧凑的2.5 x 2.5封装,占地面积更小。两种FEM都可以与领先的企业802.11ax参考设计配对。
发表于 2019-07-11
ADI 推出用于生物和化学感测新型阻抗和恒电位仪模拟前端
  Analog Devices, Inc. (ADI), 宣布推出一款新型电化学和阻抗测量前端,可实现下一代生命体征监测装置和智能电化学传感器。AD5940模拟前端在单个芯片内集成了恒电位仪和电化学阻抗谱 (EIS) 功能,从而可在时域和频域中实现传感器测量。该器件具有用于先进传感器诊断的集成化硬件加速器、用于完成准确传感器测量的同类最佳低噪声性能,并专为“始终保持开机”的可穿戴式应用而设计。与那些有局限性、并且需要使用多个 IC 方可实现相似性能的传统分立式解决方案相比,ADI 的单芯片解决方案在系统准确度和尺寸灵活性方面拥有优势,可测量 2 引脚、3 引脚和 4 引脚电化学传感器。对于那些将高精度生物
发表于 2019-05-29
ADI 推出用于生物和化学感测新型阻抗和恒电位仪模拟前端
贸泽开售Maxim MAX30004生物电势模拟前端
电子网消息,专注于新产品引入 (NPI) 并提供极丰富产品类型的业界顶级半导体和电子元器件分销商贸泽电子(Mouser Electronics)即日起开售 Maxim Integrated的 MAX30004 生物电势模拟前端(AFE)。MAX30004 AFE是针对可穿戴医疗应用的单通道生物电势心率监测AFE解决方案,可用于心率胸带和单导联无线心率贴片等产品,在剧烈运动时,无需在微控制器中提取和处理心电图 (ECG) 数据。贸泽电子供应的Maxim MAX30004 AFE提供单个生物电势通道来测量心跳的 R-R波间距以确定心率。此生物电势通道提供静电放电(ESD)保护、电磁干扰(EMI)滤波和DC导联脱落检测。MAX30004
发表于 2017-08-29
贸泽开售Maxim MAX30004生物电势模拟前端
专注于新产品引入 (NPI) 并提供极丰富产品类型的业界顶级半导体和电子元器件分销商贸泽电子(Mouser Electronics)即日起开售 Maxim Integrated的 MAX30004 生物电势模拟前端(AFE)。下面就随医疗电子小编一起来了解一下相关内容吧。MAX30004 AFE是针对可穿戴医疗应用的单通道生物电势心率监测AFE解决方案,可用于心率胸带和单导联无线心率贴片等产品,在剧烈运动时,无需在微控制器中提取和处理心电图 (ECG) 数据。贸泽电子供应的Maxim MAX30004 AFE提供单个生物电势通道来测量心跳的 R-R波间距以确定心率。此生物电势通道提供静电放电(ESD)保护、电磁干扰(EMI)滤波
发表于 2017-08-29
贸泽开售Maxim MAX30004生物电势模拟前端
技术文章—超声系统的信号链设计注意事项
摘要: 高性能超声成像系统广泛应用于各种医学场景。在过去十年中,超声系统中的分立电路已经被高度集成的芯片(IC)所取代。先进的半导体技术不断推动系统性能优化及尺寸小型化。这些变革都得益于各类芯片技术,如专用低噪声放大器、多通道低功耗ADC、集成高压发射、优化的硅工艺和多芯片模块封装。随着芯片功耗和尺寸减小至原来的20%,。此外,得益于低功耗、高性能硅工艺的发展,部分波束合成预处理模块已经集成于通用的模拟或混合信号芯片而非专用的数字处理器。同时,先进的高速串行或是无线接口大大降低了系统布局复杂度,并且能够将尽可能多的RF数据转移到系统集成芯片(SOC)、CPU或GPU。当前超声技术的应用也从特定的放射学诊断扩展到各类便携式
发表于 2019-07-15
技术文章—超声系统的信号链设计注意事项
小广播
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2019 EEWORLD。com。cn, Inc。 All rights reserved
北京赛车怎么玩 山东群英会app 北京赛车pk10赔率最高的平台 湖南快乐十分走势 北京两步彩APP pk10玩法 北京赛车怎么玩 北京赛车pk10玩法 北京赛车pk10玩法 山东群英会20选5走势图