Vor kurzem entwerfe ich ein Datenerfassungssystem, das FPGAs und ADCs verwendet. Da mein Projekt ein gutes Gleichgewicht zwischen Preis, Leistung und Qualität haben muss, habe ich mich auf dem Markt umgesehen, um verfügbare mittelpreisige ADCs zu finden. Meine aktuelle Auswahl ist der Einkanal- ADC AD977 (100/200 Ksps, 16 Bit, wo ich 12 effektive Bits (ENOB) benötige ) von Analog Device. Außerdem gibt es den Instrumentenverstärker AD624 , der wiederum einkanalig ist, sich aber hervorragend eignet, wenn Sie Ihr Signal in der analogen Zone programmgesteuert verstärken möchten, ohne Ihren Dynamikbereich zu verlieren.
Aber mein Design erfordert 4 oder 8 analoge Eingänge. Also dachte ich, den analogen Mux ADG508 in der ersten Stufe des DAQ zu platzieren, kurz vor den nahen Hi-Z-Eingängen des AD624-Instr. Ampere.
Mein Ausbilder ist jedoch der Ansicht, dass dies eine schlechte Problemumgehung ist, und schlägt vor, Mehrkanal-ADCs zu verwenden, die über den Analog-MUX-On-Chip verfügen, der das Rauschen reduziert. Das wäre sicherlich die bessere Wahl, aber wenn ich einen Mehrkanal-ADC mit den gleichen Parametern und der gleichen Qualität wie ADG508 (Abtastrate, SNR, SFDR, ...) verwenden möchte , muss ich die Budgets stark erhöhen!
Ich habe im Internet recherchiert, um MUXs zu vergleichen. Jeder scheint nur verschiedene MUX-ICs in Bezug auf Bandbreite und RDS (ON) (On-Resistance) zu vergleichen. Aus dem Rauschaspekt in der Kommunikationsschaltungstechnik könnte das in das Signal eingeführte äquivalente thermische Rauschen äquivalent zu sqrt (4 KTRB) sein. Aber ist das alles die laute Quelle? Andere Leute hatten auch die gleiche Frage, aber in einem anderen Sinne, wie zum Beispiel: Wie hoch ist das Rauschen eines Multiplexers für analoge Eingänge?
Die Frage ist: Ist meine diskrete analoge MUX-Lösung eine große Sache in Bezug auf die Signalintegrität und den Rauschaspekt? Hatte jemand diese Probleme mit der gleichen Vorgehensweise? Wenn es wirklich eine schlechte Idee ist, was wären andere Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen?
Ich habe wichtige Designregeln analoger Systeme wie Erdung (Analog GND, Signal GND, Power GND, Digital GND, ...) und Abschirmung im Kopf.
Bitte beachten Sie, dass angenommen wird, dass das Eingangssignal jedes Kanals diese Eigenschaften hat: etwa 10 KHz maximale Frequenz, vielleicht so schwach wie 1 mV oder sogar weniger, Impedanz im Bereich von 10 KOhm bis 300 KOhm
Zusätzliche Anmerkung: Macht das Einfügen eines Puffers vor den MUXes die Dinge besser?
Dank an alle
Ist meine diskrete analoge MUX-Lösung eine große Sache in Bezug auf die Signalintegrität und den Rauschaspekt? Hatte jemand diese Probleme mit der gleichen Vorgehensweise? Wenn es wirklich eine schlechte Idee ist, was wären andere Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen?
Das ist keine schlechte Idee, da Sie beispielsweise nur einen Instrumentenverstärker mit hoher Verstärkung benötigen, um Ihr kleines Signal von 1 mV zu verstärken, aber das Problem liegt in der Ausgangsimpedanz Ihres kleinen Signals und der Eingangskapazität des Instrumentenverstärkers.
Nehmen wir als erratenes Beispiel an, die Eingangskapazität beträgt 10 pF; Um das volle Potenzial des Eingangs zu erreichen, müssen Sie deutlich länger als 5 x CR "abtasten", dh 5 x 300 k x 10 pF = 15 us. Wie ich schon sagte, brauchen Sie deutlich mehr als das, um den Kondensator aufzuladen, um einen genauen Messwert zu erhalten.
Vielleicht müssen Sie also für 100 uns auf jedem Kanal "verweilen". Wenn Sie zwei Kanäle hatten, haben Sie effektiv eine Abtastzeit von 200 us, und das bedeutet, dass die höchste Frequenz, die Sie auflösen können (aufgrund von Nyquist et al.), 2500 Hz beträgt und wahrscheinlich näher an 2 kHz liegt.
Sie haben also sofort ein Problem mit dem Multiplexer und ich würde Ihnen raten, entweder jedes Signal zu puffern (um ihm eine niedrige Impedanz zu verleihen) und dann den Multiplexer zu speisen. Tatsächlich tritt das gleiche Problem bei den meisten gängigen ADCs auf, die einen Multiplexer enthalten, daher empfehle ich, weitere Nachforschungen anzustellen.
Ich möchte hinzufügen, dass ich ein ähnliches System zum Messen von Thermoelementen entwickelt habe, dh einen DG309-Multiplexer (wenn ich mich richtig erinnere), der einen InAmp dann an einen ADC speist, ABER die Abtastrate beträgt maximal 100 Hz! Es beweist jedoch, dass Rauschen kein Problem sein muss, wenn ein externer Multiplexer verwendet wird.
Mario
Primesson
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