Ich verwende ADA4937 als Treiberschaltung für meinen 14-Bit-Hochgeschwindigkeits-ADC. Ein Begriff im Datenblatt ist Niedriges Eingangsspannungsrauschen, das 2,2 nV / √Hz beträgt. Bitte erläutern Sie die Bedeutung dieses Begriffs und der verwendeten Einheit (nV / √Hz) im ADC-Treiber. Wie sich ein niedrigerer oder höherer Wert des Rauschens bei niedriger Eingangsspannung auf die Gesamtleistung auswirkt.
Antworten:
Das Datenblatt sagt Niedriges Eingangsspannungsrauschen: 2,2 nV / √Hz . Der Parameter ist wirklich nur Eingangsspannungsrauschen, und sie sagen, dass es niedrig ist, um das Teil fantastischer klingen zu lassen.
Das Rauschen wird normalerweise mit einer konstanten spektralen Dichte modelliert . Somit wird die spektrale Dichte der Rauschleistung würde angegeben in. Je höher die Bandbreite (für einen ADC hängt dies von Ihrer Abtastrate ab), desto mehr Spektrum enthält Rauschen, sodass Ihre Messung insgesamt mehr Rauschleistung enthält.
Dieser Parameter ist jedoch Spannungsrauschen . Die Leistung ist proportional zum Spannungsquadrat:
Also wenn ist konstant, und in diesem Fall ist es die Eingangsimpedanz des ADC, die ungefähr konstant ist, und Sie möchten nur die Spannungskomponente des Rauschens (weil der ADC die Spannung misst, nicht die Leistung), dann müssen Sie die Quadratwurzel von ziehen die Rauschleistung, und Sie haben eine Messung in Einheiten .
Mit diesem Parameter können Sie wissen, wie viel Spannungsrauschen es geben wird und wie viel Rauschen es bei Ihren Messungen geben wird. Angenommen, Ihre Eingangsbandbreite beträgt 24 kHz. Nehmen Sie die Quadratwurzel davon und multiplizieren Sie sie mit der spektralen Dichte des Rauschens der Eingangsspannung, um die RMS-Rauschspannung zu erhalten:
Dies bedeutet, dass die vom ADC erhaltenen Messungen wie Rauschen mit einer RMS-Amplitude von 341 nV aussehen, die Ihrem Signal hinzugefügt wurde, wenn die Eingangsbandbreite 24 kHz beträgt. Mehr Bandbreite bedeutet mehr Rauschen, weniger Bandbreite, weniger Rauschen.
Weiterführende Literatur: ADC-Eingangsrauschen: Das Gute, das Schlechte und das Hässliche. Ist kein Lärm gut Lärm?
Gute Antwort von Phil Frost. Hier sind einige weitere Daten, die für Ihre Anwendung nützlich sein können. Die 3dB-Bandbreite des Treibers bei einer Verstärkung von 2 (Single-Ended-to-Differential) beträgt 1 GHz, und bei dieser Frequenz erzeugt der Rauschpegel von 2,2 nV / √Hz etwa 70 uV RMS (x 2) in den ADC.
Dies ist Gaußsches Rauschen, und viele Leute werden versuchen, mithilfe der Standardabweichung eine Spitze-Spitze-Zahl zu setzen. Eine übliche Anzahl von zu verwendenden Standardabweichungen ist 6,6, und dies bedeutet, dass das Spitze-Spitze-Äquivalent des RMS-Rauschens 920 uVp-p im ADC beträgt.
Die Verwendung von 6,6 Sigma ist im Grunde das Gleiche wie die Aussage, dass der 920uVp-p in 99,99% der Fälle nicht überschritten wird. Hier ist ein Datenblatt von Analog Devices, das Ihnen hilft, es etwas genauer zu verstehen. Es trägt den Titel "Spitze-Spitze-Auflösung versus effektive Auflösung" und enthält den AN6-5-Anwendungshinweis. Obwohl es für langsame ADCs gilt, gibt es allgemeine Informationen.
Wenn Sie zu Ihrer Anwendung zurückkehren und von der Anzahl der Bits und dem Eingangsbereich Ihres ADC abhängig sind, sollten Sie in der Lage sein, das digitale Rauschen zu berechnen, das Sie ohne Signal erhalten. Wenn es zu hoch ist, können Sie den ADA4937 bandbegrenzen. Dies ist nicht so einfach wie das Anbringen von Rückkopplungskappen über Widerständen, da es wahrscheinlich ist, dass Sie einen nichtlinearen Frequenzgang erzeugen. Daher muss der Filter vorsichtig angewendet werden - siehe Abbildung 64 im Datenblatt. Es zeigt Ihnen, wie Sie einen Tiefpassfilter 2. Ordnung zwischen Treiber und ADC erstellen. Diese spezielle Schaltung hat eine 3dB-Bandbreite von 100 MHz, die für eine Abtastfrequenz von 10 MSps geeignet ist.
Wenn Ihre Abtastrate nur 1 MSps beträgt, sollten Sie einen Filter mit einer Bandbreite von möglicherweise 100 kHz in Betracht ziehen. Fig. 66 hat einen Filter 1. Ordnung, der für eine viel höhere Abtastrate von 125 MSps geeignet ist. Siehe auch Abb. 67 für andere Anwendungen zum Einsetzen eines Filters, um das Rauschen zu reduzieren.