Wie finden Sie die Auflösung und Abtastrate, die für ein bestimmtes Signal-Rausch-Verhältnis eines Analog-Digital-Wandlers erforderlich sind?

Das für Ihren ADC erforderliche SNR ist$10log_{10}(50000) = 47dB$. Dazu tragen Ihr thermisches und Quantisierungsrauschen bei. Um etwas Spielraum für das thermische Rauschen zu behalten, benötigen wir ein Quantisierungsrauschen von besser als 47 dB. Wenn Sie beispielsweise ein Signal-zu-Quantisierungsrauschverhältnis (SQNR) von 50 dB wählen, wird die erforderliche Auflösung zu:

$$SQNR = 6.02*N + 1.76 \implies N = 9\ bits$$ Das thermische Rauschen wird durch die Größe der von Ihnen gewählten Kondensatoren bestimmt und ist gegeben durch: $$NF\frac{kT}{C},$$ wobei k = Boltzmann-Konstante,
NF = Rauschfaktor für Ihr System, der den Beitrag des Rauschens Ihres Operationsverstärkers und des Abtastrauschens usw. umfasst. Dies ist ein designabhängiger Faktor.
Basierend darauf und Ihrer thermischen Rauschgrenze können Sie die Größe der erforderlichen Kondensatoren berechnen. Aber normalerweise sind Designs bei solch niedrigen Auflösungen nicht durch thermisches Rauschen begrenzt.
Die Bandbreite des ADC gibt Ihnen die Obergrenze der erreichbaren Abtastrate an, und wenn Sie sich für einen Nyquist-Ratenwandler entscheiden, wäre die maximale Eingangsfrequenz, die Sie ohne Aliasing anwenden können, die Hälfte dieser Rate.
Die Bandbreite wiederum hängt auch von der Größe der verwendeten Kondensatoren ab, je höher die Kondensatoren, desto geringer die Bandbreite. Es würde also einen Kompromiss zwischen Bandbreite und Auflösung geben. Eine höhere Auflösung würde höhere Kondensatoren erfordern, um das Rauschen zu verringern, aber Ihre Bandbreite sinkt auch, sodass Sie basierend auf Ihren Anforderungen eine Auswahl treffen müssen.

Hier ist 94,6 dB SNR. Beachten Sie, dass das thermische Rauschen (des Widerstands im Sensor und des Widerstands im ADC in Reihe mit dem Ladungsabtastkondensator) ein zufälliges Rauschen von derselben Größe wie die Unsicherheit des Quantisierungsrauschens beisteuert.