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

Szumy w przetwornikach Analogowo-Cyfrowych, część VI

ghost666 11 Mar 2014 20:48 2301 0
  • W jednym z poprzednich wpisów - dostępnym https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2771571.html#13377987 tutaj - omawialiśmy jak obliczyć wkład szumów wzmacniacza będącego driverem przetwornika analogowo-cyfrowego na całkowite szumy układu, wyrażane jako stosunek sygnału do szumu (SNR). W IV odcinku cyklu poświęconego przetwornikom ADC opisany został proces obliczeń poziomu szumu dochodzącego do układu ADC na podstawie szumów generowanych przez driver, impedancji wejścia analogowego przetwornika ADC oraz pasma częstotliwości. Na końcu porównaliśmy wynik obliczeń z wartością SNR otrzymaną z pomiarów. Otrzymaliśmy wysoką zgodność wartości wyliczonej z eksperymentalną, co pokazuje iż zaproponowany tok obliczeń jest poprawny do estymacji parametrów realnego sprzętu.

    Specjaliści, jakim na pewno jest autor tego artykułu, zachęcają młodych inżynierów elektroników do prowadzenia obliczeń przewidywanych parametrów układu i późniejszej korelacji wartości obliczonych z wyznaczonymi doświadczalnie. Idąc tym tropem dalej skupimy się w niniejszej części na szumie obserwowanym na wejściach analogowych oraz na wejściu napięcia współbieżnego, różnicowych sygnałów wejściowych przetwornika ADC.

    Tym razem skupimy się na jakościowej a nie ilościowej ocenie pracy po to aby wypracować kilka wskaźników, które pomogą nam w zrozumieniu sposobu w jaki szum i zakłócenia przenikają do przetwornika ADC poprzez wejście analogowe i wejście napięcia współbieżnego. Skupmy się na przykładzie, konwertera ADC z układem próbkującym opartym o przełączany kondensator. Poniższy schemat obrazuje typowe otoczenie wejścia analogowego układu ADC z sterującym nim wzmacniaczem operacyjnym oraz dyskretnym filtrem anty-aliaingowym (AAF)

    Szumy w przetwornikach Analogowo-Cyfrowych, część VI


    Filtr anty-aliasingowy na wejściu przetwornika ADC pełni dwojaką rolę. Ogranicza on pasmo sygnału, co po pierwsze powoduje iż spada poziom szumów obecnych w sygnale, a po drugie zabezpiecza przed aliasowaniem się szumu i harmonicznych z innych (wyższych) pasm Nyquista do interesującego nas zakresu. Działania te powodują spadek całkowitego poziomu szumów w omawianym systemie oraz pozwalają na odfiltrowanie zniekształceń które indukowane są w sygnale przez inne źródła. Kondensatory tłumiące, wraz z szeregowymi tłumikami/oporami w sygnale pomagają na zredukowanie impulsów prądu, obecnych w układzie na skutek pracy przetwornika analogowo-cyfrowego z przełączanych kondensatorem.

    Wspomniane elementy dyskretne pomagają w zapewnieniu toru niskiej impedancji dla omawianych prądów, co pozwala im zostać wytłumionymi przed nadejściem zbocza zegara oznaczającego próbkowanie i konwersję wartości analogowej. Pojemność układu tłumiącego zrealizowana może być poprzez jeden różnicowy kondensator bądź może być rozdzielona na dwa niesymetryczne kondensatory. Sposób w jaki zrealizujemy ten element zależny jest od kryteriów jakimi się posługujemy. Jeśli priorytetem są koszty projektowanego układu to rzecz jasna jeden kondensator jest tańszy niż dwa. Jednakże jeśli istotne dla nas będą osiągi układu lepiej zastosować dwa niezależne kondensatory co pozwoli na zmniejszenie szumu napięcia współbieżnego trafiającego do ADC.





    Często bagatelizowanym elementem sekcji analogowej układu jest wejście przetwornika ADC definiujące napięcie współbieżne w różnicowym wejściu analogowym. W przykładzie pokazanym na powyższym schemacie jest ono zwarte dla sygnałów zmiennych z pomocą kondensatora do masy. Napięcie podane na układ ADC jest inne niż zdefiniowane w układzie drivera wejściowego napięcie
    współbieżne VCM. Jest to częsty zabieg wynikający z faktu iż przetwornik ADC wymaga większego napięcia zasilania niż wzmacniacz operacyjny aby zachować odpowiednie wzmocnienie i liniowość wejścia. Istotną kwestią jest zapamiętanie aby prowadzić ścieżki z sygnałem wejściowym dla przetwornika z daleka od zaszumionych ścieżek gdyż może to prowadzić do indukowania zakłóceń w ścieżkach doprowadzających sygnał do wejścia analogowego układu ADC. Dotyczy to także wejścia napięcia współbieżnego w przetworniku. Istotne jest też odpowiednie odsprzęganie sygnałów wchodzących do układu.

    I jeśli jesteśmy już na etapie omawiania analogowych układów wejściowych pamiętać musimy o jeszcze jednej istotnej rzeczy. Konieczne jest zachowanie symetrii projektowanego rozkładu ścieżek na płytce drukowanej. Każda asymetria obecna w sieci wejściowej spowoduje zwiększenie zawartości parzystych zniekształceń obecnych w sygnale trafiającym do przetwornika ADC. Poprawne projektowanie płytki drukowanej, pamiętając o takich szczegółach, jest kolejnym krokiem zmniejszania poziomu szumów trafiających do układu ADC i poprawiającym parametry jego pracy.
    Źródła:
    http://www.planetanalog.com/author.asp?section_id=3041&doc_id=562349


    Fajne! Ranking DIY