Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
TermopastyTermopasty
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Szumy w przetwornikach Analogowo-Cyfrowych, część II

ghost666 02 Mar 2014 17:37 1920 0
  • W poprzedniej części naszego cyklu artykułów - do znalezienia tutaj https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?t=2764067#13339804 - wymienialiśmy szereg dróg którymi zakłócenia i szum wnikać mogą do przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC), przez co widoczne są one na wyjściu cyfrowym. W niniejszej części zanalizujemy wpływ linii cyfrowych na wnikanie szumu oraz przyjrzymy się bliżej podłączeniu masy do układu.

    Linie służące do transmisji cyfrowej mogą być wrotami które umożliwiają wnikanie szumów do wnętrza układu ADC. Opisywane wejścia i wyjścia pełnią szereg ról w układzie i w związku z tym mogą na kilka sposobów transmitować zakłócenia do wnętrza przetwornika ADC. Najbardziej oczywistym miejscem jest interfejs wyjściowy przetwornika. Układy wyposażone w wyjścia typu CMOS bardziej narażone są na szum wnikający tą drogą z uwagi na brak interfejsu różnicowego.

    Zazwyczaj przetworniki ADC wyposażone w wyjścia w standardzie LVDS lub interfejs szeregowy JESD204B są znacznie odporniejsze na wnikanie szumu do układu. Dodatkowo oprócz samego interfejsu wyjściowego w układzie ADC znajduje się coraz większa ilość bloków cyfrowych, które także mogą generować zakłócenia. Co więcej zwiększająca się ilość funkcjonalności realizowanych przez systemy cyfrowe w przetworniku ADC oznacza iż istnieje większe zapotrzebowanie na linie kontrolne umożliwiające sterowanie tymi funkcjami z zewnątrz przetwornika. Czasami do kontroli implementuje się interfejs szeregowy SPI, jednakże nie w każdym układzie jest on zdolny do kontroli wszystkich funkcji.

    Na boku warto zauważyć jedną istotną rzecz dotyczącą wspominanego interfejsu SPI. Nie tylko jego istnienie w przetworniku umożliwia wnikanie zakłóceń z zewnątrz do układu ADC, a może także powodować błędy w konwersji. W wielu kartach katalogowych przetworników analogowo-cyfrowych producenci podają iż nie jest rekomendowane korzystanie z interfejsu SPI podczas konwersji sygnału analogowego na cyfrowy.

    Inne porty cyfrowego wejścia i wyjścia dotyczą kontroli takich funkcjonalności jak wprowadzanie układu w tryby oszczędzania prąd - power-down i/lub standby, sygnalizacja przekroczenia zakresu wejściowego, synchronizacja kilku układów pracujących równolegle etc.. Istotne jest zadbanie aby żaden z tych pinów nie stał się miejscem wnikania zakłóceń do czułego układu przetwornika ADC poprzez odpowiednie odsprzęganie i filtrowanie sygnałów kontrolnych, a także także poprzez odpowiedni projekt płytki drukowanej (PCB) zapewniający minimalizacje sprzęgania istotnych ścieżek z szumem występującym w układzie.

    Jedną z najczęściej pomijanych ścieżek wnikania zakłóceń do układów, takich jak omawiane przetworniki ADC, jest masa. Pod tym pojęciem rozumieć będziemy wspólny dla całego układu potencjał odniesienia. Jest to istotne z uwagi na występowanie kilku sygnałów masy w systemach z przetwornikiem analogowo-cyfrowym. Zazwyczaj rozdziela się je na masę cyfrową i masę analogową. W każdym przypadku należy rozważyć gdzie masy te się łączą. Jest to, w zasadzie temat na osobny artykuł. (To zagadnienie poruszone zostało tutaj https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2353174.html - przyp. tłum.)

    Bez zapewnienia odpowiedniego projektu całego systemu w wylewce masy pojawić może się pewna amplituda sygnału szumowego, który wnikać może do przetwornika ADC. Dokłądniej zostało opisane to na blogach Bruce'a Archambeaulta ( http://www.planetanalog.com/author.asp?section_id=3204&doc_id=561870 ) i Billa Schweber'a ( http://www.planetanalog.com/author.asp?section_id=396&doc_id=558799] ).
    W artykułach tych precyzyjnie omówiono prądów i napięć pojawiających się w potencjale masy, a także zdefiniowano impedancję masy w układzie. Wszystkie te zjawiska analizować można na gruncie elektromagnetyki i pól elektromagnetycznych generowanych w PCB. Bruce Schweber precyzyjniej pokazuje to na obrazku zapożyczonym z jego bloga i pokazanym poniżej. Ilustracja ta pokazuje jak prąd płynący w ścieżce oddziałuje z wylewką masy. Zaznaczone są także linie pola elektrycznego w laminacie. W linkowanym powyżej artykule opisane jest dokładniej jak i dlaczego zjawisko to jest problematyczne w układach elektronicznych.

    Szumy w przetwornikach Analogowo-Cyfrowych, część II


    Prąd płynący niezgodnie z przewidywaniami projektantów systemu niekoniecznie można identyfikować z szumem czy zakłóceniami w ścisłym tego słowa znaczeniu, jednakże pamiętać należy iż występowanie takiego zjawiska zawsze będzie niepożądane i powodować może szereg problemów w projektowanym układzie.

    Szumy w przetwornikach Analogowo-Cyfrowych, część II


    Z wiedzą która ukazała się w dwóch pierwszych artykułach cyklu jesteśmy w stanie przystąpić do analizy opisanych pobieżnie zjawisk. W kolejnych częściach cyklu przyjrzymy się dokładniej wszystkim wymienionym możliwym miejscom wnikania szumu do układu ADC. Dzięki temu dowiemy się jak szum wnikać może do przetwornika analogowo-cyfrowego i jak możemy poprawić projekt naszego systemu, dzięki czemu osiągnie on lepsze parametry pracy.
    Źródła:
    http://www.planetanalog.com/author.asp?section_id=3041&doc_id=561874

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9836 postów o ocenie 8050, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • TermopastyTermopasty