обзор
提示：这里可以添加技术概要
При построении решения цепочки сигналов для точной системы сбора данных одной из самых больших проблем в оптимизации сигнала является проблема, связанная с управлением балансом шума между цепями сигналов. Величина усиления каскада усиления, может ли каскад усиления напрямую управлять блоком аналого-цифрового преобразования, взаимосвязь между SNR и усилением, а также роль цифровой фильтрации в сигнальной цепочке — все это вопросы, которые инженеры-конструкторы часто рассматривают при проектировании. построение цепочки сигналов сбора данных.Эти вопросы будут решаться с точки зрения компромиссов с шумом.
Эта статья в основном знакомит с выбором размера полосы пропускания буфера.
общий архитектурный процесс
提示：这里可以添加技术整体架构
Взяв в качестве примера 20-разрядный АЦП, его коэффициент оценки равен 2·3, что делает частоту буфера приблизительно в девять раз выше частоты Найквиста. При использовании фильтра первого порядка с коэффициентом заполнения 40 % буфер увеличивается в 9,3 раза по сравнению с частотой Найквиста до 14,7 раза. Шумовая полоса буфера в 15 раз больше, чем у АЦП. Если рабочий цикл выборки уменьшить с 40% до 20% или 25%, шум будет пропорционален полосе пропускания фильтра. Хотя спектральная плотность шума буфера низка, он имеет относительно широкую полосу частот и дискретизируется в полосу пропускания АЦП, так что весь шум сворачивается от нуля до частоты Найквиста. Если есть какие-либо внешние помехи в сигнальной цепочке от источника питания или в сигнальной цепочке, эти шпоры являются высокочастотными и будут складываться снова, поэтому чрезвычайно важно попытаться уменьшить полосу пропускания буфера с точки зрения амплитуды выбросов или мощности. обеспечить перспективу подавления помех, ведь все каскады буфера имеют широкую полосу пропускания в сигнальной цепи. В некоторых low-end приложениях АЦП работает на меньшей скорости, например тактовая частота 5MSPS и не выше, на такой скорости будет больше времени на стабилизацию отдачи, поэтому пропускную способность буферного фильтра можно уменьшить
Пояснение технических терминов
АЦП:
Аналого-цифровой преобразователь, или аналого-цифровой преобразователь, или сокращенно АЦП, обычно относится к электронному компоненту, который преобразует аналоговый сигнал в цифровой сигнал. Обычный аналого-цифровой преобразователь преобразует входной сигнал напряжения в выходной цифровой сигнал. Поскольку сам по себе цифровой сигнал не имеет практического значения, он представляет собой лишь относительный размер. Следовательно, любой аналого-цифровой преобразователь нуждается в эталонной аналоговой величине в качестве эталона преобразования, а более распространенным эталоном является наибольший размер преобразуемого сигнала. Выходная цифровая величина представляет собой величину входного сигнала относительно опорного сигнала.
Выборка сигнала:
Выборка относится к процессу извлечения особей или выборок из населения, то есть к процессу проведения экспериментов или наблюдений за населением. Существует два типа случайной выборки и неслучайной выборки. Первый относится к методу выборки, при котором выборки берутся из населения в соответствии с принципом рандомизации без какой-либо субъективности, включая простую случайную выборку, систематическую выборку, кластерную выборку и стратифицированную выборку. Последний представляет собой метод составления выборок, основанный на точке зрения исследователя, его опыте или соответствующих знаниях, которые, очевидно, носят субъективный характер. См. «Случайная выборка», «Неслучайная выборка».
Технические подробности
提示：这里可以添加技术细节
В некоторых низкопроизводительных приложениях, где АЦП работает с более низкой скоростью, например, с тактовой частотой 5 MSPS, а не выше, будет больше времени для стабилизации отдачи на этой скорости, поэтому пропускная способность буферного фильтра может быть уменьшена. . Для некоторых приложений, которым необходимо увеличить полосу пропускания буферного фильтра, обычно есть два метода: один заключается в увеличении сопротивления, а другой — в увеличении емкости, оба из которых имеют свои преимущества и недостатки:
1. Увеличьте емкость,
Увеличение емкости снизит амплитуду, и буфер будет вести себя более линейно, но с меньшей вероятностью будет производить выборку больших сигналов. Конечно, меньшая цоколь приведет к снижению шума фильтра на другом конце, увеличению нагрузки переменного тока и рассеиваемой мощности, а также может привести к нестабильности драйвера.
2. Увеличьте сопротивление,
Пятикратное увеличение сопротивления приводит к прямому увеличению искажений, поскольку все нелинейные токи, генерируемые АЦП, масштабируются значением сопротивления. Но плюс в том, что увеличение резистора снижает нагрузку на снаббер, что не только продлевает срок службы драйвера, но и снижает энергопотребление переменного тока.
краткое содержание
提示：这里可以添加总结
Показаны амплитуда спектральной плотности шума и полоса пропускания каждого модуля в сигнальной цепочке: синяя часть — каскад усиления, оранжевая часть — АЦП, зеленая часть — буферный каскад. Спектральная плотность шума всех аналоговых входных каскадов относится к входу АЦП, и, например, спектральная плотность шума каскада усиления ограничена четырехкратной частотой сигнала для достижения большей равномерности в полосе пропускания. По сравнению со спектральной плотностью шума АЦП спектральная плотность шума буферного каскада ниже, но полоса пропускания значительно шире, обычно достигая 10-15-кратной частоты шума АЦП. В следующих разделах также объясняется, почему полоса пропускания буфера установлена шире.