Приликом пројектовања са аналогно-дигиталним претварачем (АДЦ), лако је погрешно веровати да ће смањење улазног сигнала у складу са опсегом АДЦ-а у пуном опсегу изазвати значајно смањење односа сигнал / шум (СНР) ).
Дизајнери система који се требају носити са великим промјенама напона посебно су забринути због овога. Осим тога, у поређењу са АДЦ -овима који се напајају већим напоном, АДЦ -ови који се напајају ниским напоном (5В или нижим) су разноврснији.
Више напајање обично доводи до веће потрошње енергије и сложенијег распореда плоча (на пример, потребно је више кондензатора за раздвајање).
Многи сигнали које генеришу сензори или системи су биполарни високонапонски сигнали (као што је широко распрострањени сигнал ± 10В). Међутим, постоји много једноставних начина за пролаз овог сигнала кроз АДЦ; могу се користити и различита интегрисана високонапонска АДЦ решења: он може да поднесе овај велики улазни сигнал у пуној величини без жртвовања СНР-а. Ова решења захтевају веома висок напон напајања да би се задовољили захтеви за улазни опсег, а њихова потрошња енергије је такође прилично велика (слика 1). Ови високонапонски АДЦ-ови такође сужавају избор решења за кондиционирање сигнала (оп амп). Ако је потребно сигнал мултиплексирати комбинацијом високонапонских и нисконапонских улаза, трошкови система ће се значајно повећати (слика 2).
Такође можете користити улазно појачало за скалирање сигнала тако да одговара опсегу улаза нисконапонског АДЦ-а у пуном опсегу. Ово коло за кондиционирање сигнала може се повезати на мултиплексирани улаз тако да сви сигнали могу бити у складу са АДЦ опсегом (слика 3).
Када користите појачало за скалирање напона сигнала, шум се односи на улаз појачала. У овом тренутку постоје два главна извора шума: улазни референтни шум самог појачала и смањени улазни референтни шум АДЦ -а. Ова два извора буке су комбинована у квадратном смислу. Осим тога, шум појачала се такође филтрира према пропусном опсегу улаза АДЦ-а и филтру за уклањање алиасинга између појачала и улаза АДЦ-а, погледајте слику 4.
Слика 4: Појачало зума уноси шум, али шум се филтрира помоћу РЦ кола и улазне мреже АДЦ -а.
Формула за израчунавање СНР система (улазни терминал појачала) је:
Где: ВнАДЦ је улазни РМС шум АДЦ -а; ВнОПА је улазна референтна бука појачала (Кс пута већа од улазне референце) = једнополна -3дБ фреквенција.
С обзиром на опсег опсега АДЦ-а, улазне референтне буке АДЦ-а и фактор скале појачала, постоје две променљиве које ће утицати на циљ смањења губитка СНР-а: гранична фреквенција филтера и улазна референтна бука појачала.
Ако извор сигнала има компоненте ниске фреквенције, филтер се може пројектовати тако да појачало може да толерише већу улазну буку (већа улазна бука је обично повезана са нижом потрошњом енергије и трошковима). Ако АДЦ ограничава пропусност система, појачало мора имати довољно ниску улазну референтну буку да контролише губитак СНР -а у прихватљивом опсегу.
На пример, с обзиром на улазни сигнал од ± 10 В и АДЦ 5ВП-П у пуном опсегу са СНР од 92 дБ, фактор скале (однос улаза према опсегу пуног опсега) је 4. Референтна бука АДЦ улаза у лист са подацима је 44.4 нВ РМС. Под претпоставком да је гранична фреквенција филтера 10 кХз, а улазна референтна бука појачала 10нВ/ (Хз) 1/2, губитак СНР -а је: СНР (губитак) = 0.035дБ.
Ако нема филтера и претпоставља се да је пропусни опсег АДЦ -а 10МХз, да би се постигао исти губитак СНР -а, потребна улазна референтна бука постаје 0.3нВ/(Хз) 1/2. Овај захтев је веома строг.
За АДЦ са истим пропусним опсегом од 10 МХз, ако је дозвољен СНР (губитак) = 0.5 дБ, захтев за шумом појачала је 4нВ/(Хз) 1/2, што је релативно лако имплементирати.
Стога, ако се наведе системска пропусност и дозвољени губитак СНР-а, додавање пропорционалног појачала за претварање високонапонског сигнала у нисконапонски АДЦ у опсегу опсега биће потпуно изводљиво решење. Када напаја више сигнала са различитим амплитудама замаха у мултиплексирани нисконапонски АДЦ, ово решење може постићи исплатив систем.
Наша друга производ:
