Tabla de contenido
proceso de arquitectura general
Explicación de términos técnicos.
5. Calcular el ruido de la cadena de señal
Configuración de filtro activo
descripción general
提示：这里可以添加技术概要
Este artículo describe los pasos involucrados en la realización de un análisis teórico del rendimiento de ruido de una cadena de señal de banda ancha y alta velocidad. Aunque se elige una cadena de señales específica, los pasos presentados se aplican a todos los tipos de cadenas de señales.
Se divide principalmente en cinco pasos: dar suposiciones, dibujar un diagrama esquemático simplificado de la cadena de señal, calcular el ancho de banda de ruido equivalente de cada módulo de cadena de señal, calcular la contribución de ruido de cada módulo en la salida de la cadena de señal y finalmente agregar todo el ruido El análisis muestra cómo todas las contribuciones de ruido pueden describirse mediante cálculos matemáticos simples. Conocer la contribución de cada bloque al ruido total permite al diseñador realizar las modificaciones adecuadas al diseño (p. ej., selección de componentes) para optimizar su rendimiento frente al ruido.
Este artículo se centra en el último paso.
proceso de arquitectura general
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Al diseñar una cadena de señales de medición, es importante utilizar el análisis de ruido para determinar si la solución de la cadena de señales tiene un nivel de ruido lo suficientemente bajo como para permitir la extracción fácil de señales de interés muy pequeñas. Un análisis de ruido detallado puede ahorrar tiempo y dinero en el proceso de producción. Este artículo describirá los pasos principales necesarios para realizar un análisis de ruido de cadena de señal. Usaremos la Cadena de señal de medición de voltaje y corriente optimizada para energía de la página Tecnología de ancho de banda ancho de precisión de Analog Devices como ejemplo.
Explicación de términos técnicos.
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ADC:
convertidor de analógico a digital, o convertidor A/D, o ADC para abreviar, generalmente se refiere a un componente electrónico que convierte una señal analógica en una señal digital. Un convertidor analógico a digital común convierte una señal de voltaje de entrada en una señal digital de salida. Dado que la señal digital en sí misma no tiene un significado práctico, solo representa un tamaño relativo. Por lo tanto, cualquier convertidor de analógico a digital necesita una cantidad analógica de referencia como estándar de conversión, y el estándar de referencia más común es el tamaño de señal convertible más grande. La cantidad digital de salida representa la magnitud de la señal de entrada relativa a la señal de referencia
ruido:
Con respecto al desplazamiento no deseado de las cantidades medidas y suministradas, este desplazamiento se produce de forma más o menos aleatoria, normalmente con un amplio espectro de frecuencias. Nota: El ruido es parte del período y/o desplazamiento aleatorio (PARD), medido bajo condiciones específicas.
detalles técnicos
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5. Calcular el ruido de la cadena de señal
Para sumar todas las contribuciones de ruido, use el método de suma de cuadrados:
densidad espectral de ruido
Teniendo en cuenta la frecuencia de muestreo del ADC, se puede calcular la densidad espectral de ruido (NSD).
Notas importantes
Los NSD de diferentes dispositivos solo se pueden agregar directamente si se miden en el mismo ancho de banda.
La elección de los valores de la resistencia del filtro de señal depende de los requisitos de ruido de la aplicación, la disipación de potencia de la cadena de señal y el ancho de banda de interés.
Configuración de filtro activo
La elección de utilizar filtros activos o pasivos en la cadena de señal dependerá de la aplicación. Los filtros activos utilizados en el análisis cuentan con bajo consumo de energía y bajo ruido. Sin embargo, su rendimiento de distorsión en todo el rango de frecuencia no es muy bueno y puede no ser adecuado para algunas aplicaciones.
Cuando se utilizan filtros activos, el amplificador que forma parte del filtro activo genera ruido. Los circuitos de filtro pasivo no usan amplificadores de filtro, por lo que no es necesario.
Esto es específico para el controlador del amplificador utilizado.
Aquí, podemos usar un circuito equivalente de un solo extremo con todo el ruido que aparece en la entrada positiva del amplificador operacional. Todos los demás cálculos permanecen como arriba.
resumen
提示：这里可以添加总结
Se dividirá aproximadamente en cinco pasos en total, y esta sección habla principalmente sobre el primer y último paso. Los diseñadores podrán analizar y calcular el rendimiento de ruido de la cadena de señal seleccionada. El análisis proporcionará información útil sobre cómo los diferentes componentes en la cadena de la señal afectan el rendimiento del ruido y cómo se puede minimizar el ruido (por ejemplo, variando los tamaños de las resistencias, cambiando los componentes o minimizando el ancho de banda de ruido equivalente). Esto le permite al diseñador crear una propuesta que garantice que la cadena de señal pueda extraer la señal de interés muy pequeña, lo que ayuda a ahorrar tiempo y dinero. La descripción continuará más adelante.
También se han sacado estas dos conclusiones, y estas dos conclusiones también son muy importantes, algunas de las cuales se enfatizan aquí.
Los NSD de diferentes dispositivos solo se pueden agregar directamente si se miden en el mismo ancho de banda.
La elección de los valores de la resistencia del filtro de señal depende de los requisitos de ruido de la aplicación, la disipación de potencia de la cadena de señal y el ancho de banda de interés.