Wie erstelle ich ein Lärmbudget und was mache ich danach damit?

Beim Lesen einiger Fragen / Antworten auf dieser Website bin ich auf diese Antwort von Scott Seidman gestoßen und fand sie interessant.

Berechnen Sie also Ihr Lärmbudget, finden Sie heraus, wie viele Bits Sie benötigen, und tun Sie, was Sie benötigen, um sie zu erhalten. Denken Sie daran, dass ein Ingenieur, der die Spezifikationen ständig übertrifft, anstatt sie zu erfüllen, Zeit und Geld verschwendet.

Wie erstellen Sie ein Lärmbudget und wenn Sie eines haben oder eines erhalten, wie verwenden Sie dieses, um zu bestimmen, welche Komponenten Sie benötigen würden (Opamps, ADCs usw.)?

Wenn Sie beispielsweise ein Rauschbudget erhalten, wie würden Sie bestimmen, wie viele Bits Sie für einen ADC benötigen?

bearbeiten Original Link ratiometrischer ADC, ist es möglich, Referenzspannung und Erregerspannung durch einen Verstärker zu trennen

adc design noise

— efox29
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Können Sie die Frage verknüpfen, von der diese zitierte Antwort stammt? Ein Budget jeglicher Form ist nur eine Art Projektbeschränkung. Wie es verwendet wird, hängt von der Art des betreffenden Projekts ab. Ein Rauschbudget ist wirklich nur die erwartete Fehlerquote in Ihrem Signal, die toleriert werden kann. Hiermit können Sie bestimmen, wie genau Ihre Komponenten sein müssen.

— Kurt E. Clothier

@ KurtE.Clothier hat den ursprünglichen Link gepostet.

— efox29

Werden die ADC-Bits nicht durch den erforderlichen Dynamikbereich und die erforderliche Auflösung bestimmt? Vielleicht bezieht sich das Rauschbudget auf die effektive Auflösung bei Vorhandensein von Rauschen.

— user6972

Ich bin mir nicht sicher, aber ich denke, das Geräuschbudget kommt, bevor Sie überhaupt anfangen, Teile auszuwählen. Das Budget sollte Ihnen bei der Entscheidung helfen, welche Teile gut sind usw. Aber da ich die Frage gestellt habe, weiß ich es wirklich nicht.

— efox29

@ efox29 Dann denke ich, mein Link adressiert deine Frage, nicht wahr? Sie müssen Ihre effektive Auflösung ermitteln, um zu wissen, welche Teile ausgewählt werden müssen.

— user6972

Antworten:

Ein Rauschbudget in diesem Zusammenhang scheint die Mindestauflösung zu sein, die Sie benötigen, um die gewünschten Informationen zu erhalten.

Für das ADC-Beispiel: Wenn Sie in der Lage sein möchten, 0,25 V aus einem 5-V-Signal aufzulösen, beträgt Ihr Signal-Rausch-Verhältnis 5 V / 0,25 V = 20. Um dieses Signal-Rausch-Verhältnis zu erreichen, benötigen Sie eine ADC mit mindestens 5 Bit Auflösung - 2 ^ 5 ist 32. 4 Bit funktionieren nicht, da 2 ^ 4 16 ist, was weniger als 20 ist.

Zusammenfassend: Um Ihr Rauschbudget auszuwählen, müssen Sie herausfinden, welches Mindestsignal Sie mindestens auflösen müssen. Berechnen Sie dann die niedrigste Bitrate, die Sie benötigen, um dieses Signal aufzulösen.

Natürlich müssen Sie bei der Arbeit mit analogen Schaltkreisen die Nichtlinearität der Schaltkreise berücksichtigen. Der Wikipedia-Eintrag zu ADCs enthält eine gute Zusammenfassung der zu berücksichtigenden Punkte : http://en.wikipedia.org/wiki/Analog-to-digital_converter

Fazit: Sie sollten im Allgemeinen einen ADC mit einer etwas höheren Abtastung als dem von Ihnen gewünschten Minimum auswählen.

Der Vollständigkeit halber werde ich auch Schaltungsrauschen erwähnen. Schaltungsrauschen ist das Rauschen, das von den Komponenten innerhalb einer Schaltung erzeugt wird. Beispiele sind thermisches Rauschen, Schussrauschen und 1 / f-Rauschen. Diese stellen einen Mindestpegel ein, bei dem Sie ein Signal auflösen können, und eine Erhöhung der Auflösung des ADC in einer Schaltung hilft dabei nicht. Weitere Informationen auf der Wikipedia-Seite: http://en.wikipedia.org/wiki/Noise_(electronics)

— xyzio
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Sie benötigen wahrscheinlich mindestens 6 Bits, um einen Effekt von fünf Bits zu erzielen. Sie verlieren eine bestimmte Auflösung nur aufgrund eines Quantisierungsfehlers - und das ist im Idealfall. Es gibt effektivere Bits, die für Nichtidealitäten verloren gehen.

— Scott Seidman

Versuchen Sie diesen App-Hinweis für analoge Geräte .

Ich habe einen großartigen Schiedsrichter bei der Arbeit, den ich am Montag ausgraben werde. Das Fehlerbudget kann darin bestehen, sicherzustellen, dass Ihr Signal groß genug ist, um genügend Bits abzudecken, und kann beispielsweise Toleranzen bei Widerständen beinhalten, die Ihre Verstärkung steuern. Ich werde das an meinem Schreibtisch besser ausarbeiten.

AKTUALISIEREN:

Gefunden: http://www.maximintegrated.com/app-notes/index.mvp/id/4300 . Eine weitere gute Zusammenfassung ist bei dieser anderen Maxime App Note .

Wie ich oben sagte, ist Lärm nur ein Teil davon, aber er kann an überraschenden Orten durchblasen.

Was tun, wenn Sie fertig sind? Nun, wie bei vielen anderen Konstruktionsverfahren ist es am besten, die Fehlerbudgetierung als SPEZIFIKATION zu behandeln. Das heißt, zu dem Zeitpunkt, an dem Sie tatsächlich entwerfen, sollten Sie bereits wissen, wie viel Fehler Sie tolerieren können und welche Art von Lösung Sie benötigen. Auf diese Weise wissen Sie, worauf Sie schießen, und Sie bewegen Ihre eigenen Torpfosten nicht ständig. Sobald Sie es wissen, können Sie ein Budgetverfahren verwenden, um Sie bei Ihrem Entwurf zu unterstützen. Danach ist alles Banküberprüfung, gefolgt von einer Optimierung Ihres Designs, falls erforderlich.

— Scott Seidman
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Ein Geräusch- "Budget" ist wirklich eine Spezifikation für maximal zulässiges Geräusch bei jedem Schritt durch ein System. Normalerweise beginnen Sie mit dem Endergebnis und arbeiten dann rückwärts, um herauszufinden, was dies für jeden vorherigen Schritt bedeutet. Da die Schritte Rauschen hinzufügen, wird das Rauschbudget immer enger (ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis ist erforderlich), wenn Sie weiter zurückgehen.

— Olin Lathrop
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