第三回合：可重復(fù)性研究

系統(tǒng)重復(fù)性不同于系統(tǒng)精確度。利用系統(tǒng)重復(fù)性，您可以對比逐個轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。幫助定義可重復(fù)性的規(guī)范就是噪聲。就單個模擬器件而言，例如：可編程增益放大器 (PGA) 或者驅(qū)動放大器的 ADC 等，您可以利用比器件帶寬低十倍頻的高頻噪聲密度性能，然后乘以該值，再乘以閉環(huán)帶寬和(p/2)的平方根。(p/2)平方根的倍數(shù)代表器件帶寬以外區(qū)域的噪聲。Device_{rms-RTI-noise} = Ö(p/2 * Device_NOISE@10KHZ)方程式 1: RMS 放大器噪聲計算系統(tǒng)的總噪聲時，您可以使用一個方和根 (RSS) 公式，組合電路輸入端的這些噪聲源。Noise (RTI) = Ö(PGA_rms-noise² + (OPA_{rms noise}² + ADC_rms-noise²) / GAIN_PGA)方程式 2：總體RMS系統(tǒng)噪聲如果您僅允許二分之一比特誤差，則您會發(fā)現(xiàn) PGA-SAR 系統(tǒng)使用高達(dá) 16V/V 的模擬增益才能達(dá)到 12 比特可重復(fù)性性能。請注意，本電路中 PGA116 和 OPA350 的 10kHz rms 噪聲密度為 12 nV/ÖHz和5 nV/ÖHz。對 ADC 噪聲的貢獻(xiàn)度等于 26.9 mVrms。表 1 PGA-SAR 和 ΔΣ 系統(tǒng)的基線數(shù)據(jù)加可重復(fù)性誤差PGA-SAR 系統(tǒng)無法使用 16V/V 以上的 PGA 增益達(dá)到 12 比特級別的可重復(fù)性（參見表 1）。那么，Δ-Σ 系統(tǒng)會怎么樣呢？當(dāng)談及噪聲時，Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器可讓板設(shè)計人員從冗長乏味的模擬計算中解放出來。就我們所使用的器件 (ADS1258) 來說，有效分辨率為 19.5 比特。在一個 5V 系統(tǒng)中，19.5 比特分辨率轉(zhuǎn)換成可重復(fù)伏特也就等于 12 mVrms 的噪聲。無論 Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器的過程增益（參見圖 1）如何，12 mVrms 噪聲級別可應(yīng)用于轉(zhuǎn)換器所有增益的性能。這與 PGA 增益影響噪聲級別的 PGA-ADC 電路不同。如果我們從輸入的角度來研究 Δ-Σ 系統(tǒng)，我們便能理解系統(tǒng)最低有效位 (LSB) 的大小。過程增益為 1 時，RTI 系統(tǒng) LSB 大小等于 1.22 mV，且噪聲級別為 12 mVrms。隨著過程增益的增加，系統(tǒng)LSB大小下降，同時參考輸入 (RTI) 噪聲保持恒定。例如，過程增益為 128 時，理論 RTI LSB 系統(tǒng)大小為 9.54mV，而 Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器的噪聲級別仍然為 12mVrms。圖 1 24 位 Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器的過程增益如果我們在表 1（第 6 列和第 7 列）所示噪聲方面研究 Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，我們會看到一個具有高達(dá) 32 過程增益的較好 12 位系統(tǒng)。PGA-SAR 系統(tǒng)重復(fù)性產(chǎn)生了一種 12 位現(xiàn)成的解決方案，其模擬增益為 1 到 16 V/V。Δ-Σ 系統(tǒng)重復(fù)性產(chǎn)生了一種過程增益為 1 到 32 的 12 位現(xiàn)成解決方案。在這一評估中，Δ-Σ 系統(tǒng)稍稍勝過 PGA-SAR 系統(tǒng)的噪聲性能。參考文獻(xiàn)《SAR 和 Δ-Σ ADC 吞吐時間對比》，作者：Baker, Bonnie?！蹲罴呀鉀Q方案帶來精確度》，作者：Baker, Bonnie?！断到y(tǒng)決定 ADC 選擇還是技術(shù)決定 ADC 選擇》，作者：Baker, Bonnie。