Maximal zulässiges Rauschen des ADC-Eingangssignals

BASISLINIENRAUSCH

Die Frage ist, möchten Sie, dass der Rauschpegel hoch genug ist, um das niedrigstwertige Bit (LSB) zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand umzuschalten, ohne dass ein gesteuertes Signal eingespeist wird? Zehn Bits geben Ihnen ein 1024-Verhältnis von vollständig AUS bis vollständig EIN (gesättigt). 5 Volt/1024 ergibt 4,88 mV pro LSB, und der Wert erhöht sich um diesen Betrag mit zunehmenden Skalareingängen. Für eine digitale Anzeige haben Sie einen Bereich von 000 bis 999. Bis zu einem gewissen Grad wirken die zusätzlichen „24“-Zählungen als Untergrenze, um das Grundlinienrauschen zu begraben. Dies hilft jedoch dabei, zu verhindern, dass die niedrigstwertige Ziffer (LSD) Jitter aufweist, falls dies der Fall ist Liegt ein Messwert an der Schwelle, kann das LSD zwischen 2 Werten umschalten. Deshalb ist es wichtig, den Grundrauschpegel sehr niedrig zu halten.

Wenn Sie ein Oszilloskop haben, messen Sie den Jitterbetrag am ADC-Eingang ohne Signaleingang in eventuell vorhandene Puffer- / Filter-Operationsverstärker. Wenn das Rauschen, normalerweise natürliches weißes Rauschen von Operationsverstärkern und ihren Widerständen, größer als 1/2 LSB (2,44 mV) ist, kann es dieses Bit mit einer zufälligen Rate umschalten, was zu einer Verzerrung von etwa 0,1 % in Ihren Messwerten führt. Für den Grundrauschpegel ist es für einen 10-Bit-ADC nicht schlecht.

AUSSERHALB DES BANDES

Wenn ein Fehler von 1 zu 1.024 zufälliger Rauschgröße für Sie in Ordnung ist, dann ist Ihre Arbeit erledigt. Um diesen Rauschwert um zehn zu reduzieren, sollten Sie einen Tiefpassfilter direkt vor dem ADC in Betracht ziehen, der nur Außerbandrauschen filtert, sodass der ADC kein Rauschen „sieht“, für das er nie vorgesehen war. Dazu gehören Kabelfernsehen, WLAN, Mobiltelefone, schnurlose Telefone, Stromleitungen, minderwertige Geräte, Rauschen in der Stromzufuhr zu Ihrem analogen Bereich, um nur einige zu nennen.

IM BANDRAUSCH

Jetzt bleibt Ihnen In-Band-Rauschen, und ein einfacher laufender Durchschnitt (von beispielsweise 4 bis 16 Punkten oder Samples) kann viel schärfer filtern als analoge Filter, insbesondere wenn Sie zu Beginn überabtasten.

Für Inband-Rauschburst benötigen Sie möglicherweise Spektrumanalysatoren, um zu bestimmen, wo sich die spektrale Rauschdichte befindet, und einen benutzerdefinierten digitalen Filter zu entwerfen, um sie zu entfernen. In gewisser Weise ist eine Auflösung von nur zehn Bits ein Vorteil im Hinblick auf das Problemlösungsrauschen auf oder nahe der Grundlinie.

SELBSTINDUZIERTES GERÄUSCH

Wenn Sie kontinuierliches weißes Rauschen messen, würde ich die Qualität der verwendeten Operationsverstärker überprüfen und auch versuchen, bei rauscharmen Metallschichtwiderständen zu bleiben, damit Sie zuerst selbstinduziertes Rauschen herausfiltern können. Wenn der Operationsverstärker, der den ADC antreibt, von hoher Qualität und sehr rauscharm ist, erwägen Sie, einfach einen Rückkopplungskondensator von 100 pF oder weniger hinzuzufügen, oder fügen Sie einen 1-kΩ-Widerstand in Reihe mit dem ADC-Eingang ein und fügen Sie einen 100-pF-Kondensator vom ADC-Eingang zur Signalmasse hinzu . Der Widerstand darf nicht größer als 1 kΩ sein, da er sonst zu Fehlern (Durchhang) bei den Messwerten führen kann.

OFFSETS

Tun Sie Ihr Bestes, um alle DC-Offsets zu entfernen, bevor Sie anfangen, nach Rauschen zu suchen. Idealerweise möchten Sie, dass der ADC-Eingang kleiner oder gleich 1/4 LSB oder etwa 1,22 mV oder weniger ist. Ein perfekter Nullpunkt ist nicht immer möglich , und mit nur zehn Bit Auflösung ist es ein bisschen so, als würde man seinem Schatten nachjagen, und es ist nicht so wichtig, viel Zeit damit zu verbringen, Null Volt am ADC für einen Nullsignaleingang zu versuchen.