Verringern der ADC-Referenz gegenüber dem verstärkenden Signal

Ich habe einen Sensor, der an ADC angeschlossen ist, aber die Reichweite, die ich bekomme, reicht nicht aus, also gibt es jetzt 2 Optionen: Signal verstärken oder ADC-Verstärkung reduzieren. Aber wie ich es gehört habe, führt eine Reduzierung der ADC-Verstärkung zu einem verrauschteren Ausgang, aber dann kann ich nicht argumentieren, dass das Anwenden von Verstärkung auf das Eingangssignal auch das Rauschen verstärkt. Gibt es mehr Aspekte als diese, die Rauschen verursachen, wenn ich ADC Vref im Vergleich zur Signalverstärkung reduziere?

Warum reicht die Reichweite nicht aus - wo liegt das Problem?
@Andyaka Ich meine, der Signalpegel ist sehr niedrig, also bekomme ich nicht die gewünschten Zählungen.
Ich frage, weil die Mittelung einer Anzahl von Proben Ihnen die gewünschte Auflösung geben kann, die Sie benötigen. Sie haben nicht angegeben, dass das Problem ein Problem der Auflösung oder Genauigkeit ist, und natürlich kann die Genauigkeit auch verbessert werden, wenn Rauschen die Genauigkeit beeinträchtigt.

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Wenn Sie den ADC Vref reduzieren, reduzieren Sie die Schrittspannungsgröße jedes gelesenen Bits. Irgendwann liegt die Bitspannungsgröße nahe am Rauschpegel der vorhandenen Schaltung. Sie müssen dann viel Filterung hinzufügen, wenn Sie einen konstanten ADC-Messwert wünschen. Möglicherweise können Sie das Rauschen in der vorhandenen Schaltung nicht reduzieren.

Wenn Sie andererseits eine neue Verstärkerschaltung erstellen und den Pegel des Eingangssignals erhöhen, können Sie möglicherweise das Rauschen der Verstärkerschaltung niedrig halten und den 1-Bit-Spannungspegel deutlich über dem Rauschen halten (auch mit einer höheren Vref).

Beachten Sie, dass das hier verglichene Rauschen das vorhandene Schaltungsrauschen ist, nicht das Rauschen, das mit dem zu messenden Signal gemischt wird. Sogar die Vref-Spannung enthält ein kleines Rauschen.

Sie müssen zwei Hauptgeräuschquellen berücksichtigen:

  1. ADC-Code-Übergangsrauschen: Dies ist das Rauschen des ADC, das bewirkt, dass der ADC mehrere Codes für eine konstante Eingangsspannung ausgibt. Es ändert sich nicht (in Volt), wenn die Referenz abnimmt, sodass das Codeübergangsrauschen (in LSBs) zunimmt, wenn die Referenz abfällt.

  2. Input Amplifier Noise: Dies ist eine konstante Spannung bezogen auf den Eingang des Verstärkers. Er steigt also proportional mit dem Gain. Sie kann durch analoge Filterung reduziert werden.

Im Allgemeinen erhöht eine Reduzierung der ADC-Referenz jedoch auch das Gesamtrauschen am Ausgang einschließlich des Verstärkerrauschens, während eine Erhöhung der Verstärkerverstärkung nur sein eigenes Rauschen erhöht, wie unten gezeigt (wobei „n“ die Rauschleistung ist).

Ein rauscharmer ADC hat einen ENOB (effektive Anzahl von Bits) nahe seiner Auflösung, z. B. 12-Bit-ADC, 11,5-Bit-ENOB (71 dB SNR).

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