Verstärkung Auflösung nach Delta-Sigma (ΔΣ) Analog-Digital-Wandler (ADC)

Ist es möglich (effektiv), Oversampling durchzuführen und einen zusätzlichen gleitenden Durchschnittsfilter mit einem Delta-Sigma (ΔΣ)-Analog-Digital-Wandler (ADC) anzuwenden?

Genauer gesagt: Der von mir gewählte ADC (ADS1258) hat eine effektive Auflösung von 19,5 Bit bei einer Abtastrate von 23,7 kSPS/Kanal. Ich brauche diese hohe Abtastrate für ein Feedback; Die endgültige Ausgabe kann jedoch eine Datenrate von 500 bis 1 kHz haben und muss effektivere Bits (22 – 24 Bit) haben.

Ich weiß, dass der ADC intern 5 kaskadierte gefensterte gleitende Durchschnittsfilter anwendet, die es sehr ineffizient machen, weitere Auflösungsbits zu gewinnen (das Rauschen ist dann korreliert). Aber dann gibt es das Downsampling, das am Ende des ADC angewendet wird.

Antworten (2)

Wenn ich Ihre Frage richtig gelesen habe, können Sie nach Ihrem ADC dezimieren und Auflösungsgewinne erzielen (wie Sie es mit jedem ADC tun können). Für jedes zusätzliche zu gewinnende Auflösungsbit dezimieren/durchschnittlichen Sie 4 Samples, sodass 23,7k geteilt durch 4 eine dezimierte Rate von 5,925k ergibt und die Auflösung von 19,5 Bit auf 20,5 Bit erhöht wird.

Dezimieren Sie erneut um 4 und Sie erhalten eine Abtastrate von 1,48125k und eine Auflösung von 21,5 Bit. Das zusätzliche halbe Bit Auflösung kann durch eine weitere 2:1-Dezimierung entstehen.

Hier ist ein Atmel-Dokument, das es erklärt, und ich hoffe, ich habe Ihre Frage nicht falsch verstanden.

Sie haben die Frage (meistens) richtig gestellt. Danke für die Antwort. Aber wie das Atmel-Dokument sagt, muss das Rauschen weißes Rauschen sein, und hier beginnt meine eigentliche Frage. Ist das Rauschen am Ausgang des ΔΣ ADC ausreichend? Der ΔΣ ADC hat bereits mehrere Moving-Window-Mittelwertfilter angewendet.
Meine Schätzung ist, dass, wenn der ADC bereits erfolgreich von einem einzelnen ΣΔ-Bitstrom unter Verwendung von Filtern auf 23,7 k dezimiert hat (und das SNR usw. verbessert), dann auch etwas mehr nach dem ADC zu vernünftigen Ergebnissen führt. Ich erwarte nicht, dass die Rauschform HF-ausgeprägt ist (wie im ADC) und daher eine bessere Prozessverstärkung erhält als die Dezimierung im ADC, ABER ich würde vernünftigerweise erwarten, dass das Rauschen über das fragliche Spektrum hinweg ziemlich flach ist das Allermindeste ABER wer weiß, welche samplesynchronen Artefakte lauern?
Sind Sie in der Lage, das vom ΣΔ ADC kommende Rauschspektrum zu analysieren?
Genau – die Natur von Sigma-Delta macht dies weniger zu einem Slam Dunk. Wenn es einfach wäre, würden Sie denken, dass Sie stabile Sigma-Deltas höherer Ordnung kaufen könnten, die Ihnen das ENOB geben würden, das Sie brauchen – aber das können Sie nicht. Ich würde vorsichtig vorgehen. Es ist leicht, sich selbst vorzumachen, dass Sie eine bessere Auflösung haben, als Sie wirklich haben.

Das ist eine hohe Auflösung, für die man schießen kann. Das Sigma-Delta ist von Natur aus bereits Oversampling, und ich vermute, dass es Ihnen schwer fallen wird, eine bessere Auflösung zu erzielen, aber es hängt von der Art Ihres Signals ab.

Benötigen Sie wirklich 22 Bit Dynamikumfang oder können Sie einfach verstärken?

Die Zielsignalamplitude beträgt etwa 2 μV. Um das Zielsignal zu analysieren, ist eine Auflösung von 100 Schritten von 2 μV erwünscht. Folglich muss das Zielsignal für eine effektive 21-Bit-Auflösung um den Faktor 80 verstärkt werden. Aufgrund der Verzerrung mit viel höherer Amplitude als das Zielsignal wird eine niedrige Verstärkung bevorzugt.
@Ren, wie wäre es mit einer angemesseneren Referenzspannung an Ihrem ADC zusammen mit einer bescheideneren Verstärkung? Wenn Ihr Signal nicht stationär ist, erhalten Sie durch Überabtasten und Dezimieren wahrscheinlich nicht die gewünschte effektive Auflösung, ohne einige fortgeschrittenere Techniken anzuwenden, z. B. das Hinzufügen des Rauschens, auf das Andy in den Dokumenten verweist.
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