Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
W2 Usługi badań i pomiarów
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Szumy w przetwornikach Analogowo-Cyfrowych, część III

ghost666 04 Mar 2014 12:34 2478 0
  • W poprzedniej części cyklu -do znalezienia tutaj https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2768464.html#13362602 - zajmowaliśmy się ogólnym zarysem dróg wnikania zakłóceń do przetworników analogowo-cyfrowych (ADC). W poniższej części skupimy się na jednej z dróg wnikania szumów - poprzez linie zasilania. Zdefiniujemy parametry takie jak tłumienie wpływu zasilania (PSRR) i współczynnik modulacji zasilaniem (PSMR).

    Linie zasilania, zraz obok linii masy, mogą być jednymi z najbardziej frustrujących miejsc którędy wnikają do układu zakłócenia. O masie w układzie i jej wpływie na rozprzestrzenianie się szumu powiemy przy innej okazji, teraz skupmy się na liniach zasilania. Jest kilka terminów istotnych jeśli chodzi o opisywanie wpływu linii zasilających na pracę układu. Pierwszym z nich jest PSRR, jest to współczynnik tłumienia wpływu zasilania na wyjście z układu. Definiuje się go dla prądu stałego (DC) i zmiennego (AC). PSMR z kolei to współczynnik modulacji sygnału wyjściowego napięciem zasilania.

    Abyśmy mogli zrozumieć w jaki sposób szum linii zasilających przetwornik ADC przenika do jego wnętrza i wpływa na wartości wyjściowe konieczne jest zrozumienie jaki wpływ poziom i jakość zasilania ma na pracę układu w ogóle. Aby to zrozumieć konieczna jest ścisłą definicja parametrów PSRR i PSMR, gdyż to one mówią nam jak bardzo 'drzwi' dla szumu otwarte są w przypadku konkretnego układu. Im parametry te mniejsze tym wrota te są szerzej otwarte i z linii zasilających wnika więcej zakłóceń

    W pierwszej kolejności zajmijmy się tłumieniem wpływu zasilania na wyjście dla prądu stałego i zmiennego. Na poniższej ilustracji oba parametry zostały zwizualizowane w dosyć prosty sposób.

    Szumy w przetwornikach Analogowo-Cyfrowych, część III


    Stałoprądowe PSRR przetwornika ADC jest stosunkiem zmiany wzmocnienia lub offsetu błędu układu do zmiany w napięciu zasilającym. Jest to zmiana stałą w czasie, gdyż napięcie zasilające jest stałe. Jeśli skupimy się teraz na składowej zmiennej możliwe będzie zdefiniowanie zmiennoprądowego współczynnika PSRR. Jest on szerzej stosowany w przemyśle z uwagi na fakt iż większość napięć zasilających przetworniki analogowo-cyfrowe jest stabilizowane, w związku z czym błąd napięcia jest niewielki, a zatem stałoprądowy PSRR ma znikomy wpływ na działanie układu.

    Szumy w przetwornikach Analogowo-Cyfrowych, część III


    Współczynnik tłumienia wpływu zasilania dla zmiennej składowej obecnej w zasilaniu oferuje nam o wiele lepszy wgląd w działanie przetwornika z uwagi na fakt iż szum o wysokiej częstotliwości jest zazwyczaj o wiele trudniejszy do odfiltrowania z linii zasilającej. Sygnały zmienne mogą sprzęgać się z liniami zasilania generując w nich zakłócenia bądź też wnikać na wiele innych sposobów. Każdorazowo gdy zakłócą one linie zasilania parametr PSRR powie nam na ile będzie miało to wpływ na wyjście przetwornika ADC. Współczynnik zmiennoprądowego PSRR daje inżynierowi projektującemu urządzenie informacje jak bardzo zmienne zakłócenia obecne w linii zasilającej przetwornik analogowo-cyfrowy będą widoczne na jego wyjściu.

    Pomiar zmiennoprądowego PSRR realizowany jest jak pokazano an schemacie poniżej. Zmienny sygnał - zakłócenie - wstrzykiwany jest z pomocą sprzęgacza lub modulatora do linii zasilającej (w tym przypadku jest to linia zasilania sekcji analogowej, jednakże bada się także wpływ szumu na linie zasilania sekcji cyfrowej). Na wejście analogowe układu nie jest podawany żaden sygnał wejściowy. Rezultatem tej operacji są zakłócenia na widmie DDT sygnału wyjściowego z przetwornika. Zakłócenie to będzie miało częstotliwość wstrzykiwanego sygnału i pewną amplitudę, mniejszą od amplitudy wstrzykniętego do linii zasilania zakłócenia. Stosunek amplitudy zakłócenia obecnego w widmie sygnału wyjściowego do wstrzykniętego do linii zasilającej zakłócenia wyznacza nam wartość współczynnika tłumienia wpływu zasilania.

    Szumy w przetwornikach Analogowo-Cyfrowych, część III


    W bardzo podobny sposób co pomiar zmiennego PSRR realizuje się pomiar współczynnika modulacji PSMR. Jedyną różnicą jest fakt iż podczas pomiaru sygnał podaje się nie tylko wstrzykując zakłócenie do linii zasilania lecz także podając pewien znany sygnał na wejście analogowe przetwornika, tak jak pokazano to na poniższej ilustracji. W tym przypadku sygnał z linii zasilania będzie mieszał się z sygnałem wejściowym generując na wyjściu sygnał w widmie częstotliwościowym którego widoczne będą dwa zakłócenia. Wystąpią one na częstotliwościach równych sumie i różnicy częstotliwości wejściowej i częstotliwości sygnału zakłócającego linię zasilania. Parametr PSMR wyznacza się, podobnie jak PSRR, jako stosunek amplitudy tych zakłóceń do amplitudy sygnału zakłócającego. Z uwagi na występowanie dwóch szpilek zakłóceń na widmie FFT do wyliczeń używa się tej o większej amplitudzie.

    Szumy w przetwornikach Analogowo-Cyfrowych, część III


    W tej materii jest bardzo dużo do omówienia, niestety formułą tego cyklu nie umożliwia aż tak precyzyjne zajęcie się tym tematem. Większa ilość informacji znajduje się w Nocie aplikacyjnej MS-2210 wydanej przez firmę Analog Devices http://www.analog.com/static/imported-files/tech_articles/MS-2210.pdf (nota zostanie przetłumaczona jako część tego cyklu w - przyp. tłum.). Nota aplikacyjna MS-2210 prezentuje bardziej dogłębne spojrzenie na specyfikację parametrów PSRR i PSMR oraz pokazuje metody pomiaru obu tych wartości.

    W kolejnych częściach cyklu zajmiemy się opisem kolejnych metod wnikania szumów do przetworników ADC z świata zewnętrznego.
    Źródła:
    http://www.planetanalog.com/author.asp?section_id=3041&doc_id=562140

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • W2 Usługi badań i pomiarów