Какая точность достигается для АЦП?

Я просматривал Digikey на днях (не так ли?), И я наткнулся на некоторые 32-битные АЦП, были предложения от Linear, TI и Analog. Один из них, AD7177 от Analog, в таблице 7 на странице 19 спецификации указывает, что при 5 выборках в секунду он имеет ошеломляющее число эффективных битов 27,5 (и среднеквадратичный шум 50 нановольт ). С другой стороны, конечно, точность значительно хуже, но все же.

Это заставило меня задуматься, может ли относительно дешевый стандартный АЦП достичь ENOB 27,5 бит ...

Какой самый высокий ENOB когда-либо достигнут? Будь то в какой-то суперинтегрированной микросхеме, какой-то тупо дорогой лабораторной аппаратуре, блокирующем усилителе? Кто-нибудь побил 27,5 бит точности?

[править] Небольшое пояснение: я не собираюсь покупать / строить или иным образом приобретать такое устройство. Мне просто интересно, каково текущее состояние дел, современные атомные часы достигли неопределенности 3x10-18 (3 квинтиллионта), где на шкале сидят современные научные вольтметры?

adc analog

— Сэм
источник

@PlasmaHH Тот факт, что современные атомные часы измеряются в частях на квинтиллионт, подразумевает, что существуют применения для безумно точных устройств.

— Сэм

Какая частота дискретизации вам нужна? Точность не ограничена, если время выборки не ограничено. Продолжайте интегрирование в течение часа, и результат будет довольно точным.

— PkP

@PkP Я не ищу частоту дискретизации, мне просто любопытно, что это за запись. Хотя, по-видимому, в действительности наступает момент, когда вы ограничены самим устройством?

— Сэм

«эффективное разрешение» (27,5) - это не то же самое, что ENOB. Замкните вход, измерьте среднеквадратичное значение шума, разделите на диапазон напряжения полной шкалы.

— Спехро Пефхани

@SpehroPefhany Вот как они говорят, что было сгенерировано значение: «Указанные числа даны для биполярного входного диапазона с внешним опорным напряжением 5 В. Эти числа являются типичными и генерируются с дифференциальным входным напряжением 0 В, когда АЦП непрерывно преобразуется на один канал «. Так 5V ссылки, 50nV RMS шума, это 100 миллионов до 1 (хорошо, так что 26.5 бит , но до сих пор)

— Sam

Ответы:

Определение из вики : -

Эффективное число бит (ENOB) является мерой динамического диапазона аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и связанных с ним схем. Разрешение АЦП определяется количеством битов, используемых для представления аналогового значения, что в принципе дает 2 ^ N уровней сигнала для N-битного сигнала

Цитата из Atmel : -

В большинстве случаев достаточно 10-битного разрешения, но в некоторых случаях требуется более высокая точность. Специальные методы обработки сигналов могут быть использованы для улучшения разрешения измерения. При использовании метода под названием «Передискретизация и децимация» может быть достигнуто более высокое разрешение без использования внешнего АЦП.

Oversampling - взять 4 последовательных сэмпла и объединить их, чтобы получить еще один бит разрешения; возьмите довольно стандартный 18-битный АЦП и увеличьте выборку на 256, чтобы получить 22-битный АЦП. Измерить еще 256 раз, чтобы получить 26-битный АЦП ...

Вы видите, куда это идет?

Если шум присутствует и вызывает сглаживание сигнала, вы можете сделать так, чтобы любой АЦП имел один дополнительный бит, усредняя / децимируя 4 сэмпла, и, таким образом, усредните столько, сколько вам нужно, чтобы получить более высокое разрешение, но ясно, что цена за это пропорционально меньше пропускной способности точность.

Какой самый высокий ENOB когда-либо достигнут?

Что вы хотите, чтобы это было?

Сноска - сигма-дельта-АЦП делает именно то, что я описал выше, за исключением того, что он намного лучше справляется с внеполосным шумом и, следовательно, получает лучший выход при увеличении битов на преобразованные выборки, усредненных (или прореженных).

Он использует только 1-битный АЦП (компаратор), так что этот метод работает, но он не должен использовать 1-битный АЦП. Это все о фильтрации шума: -

Шум от сигма-дельта АЦП постепенно увеличивается на более высоких частотах из-за использования интегратора в тракте сигнала - это заставляет шум быть низким на низких частотах, и после прореживания это дает чистое преимущество в разрешении по сравнению с обычным АЦП, который был переизбран и уничтожен.

— Энди ака
источник

Если не опечатка в документации TI, вероятно, экспоненцирование был потерян в копипаст: in principle giving 2N signal levels for an N-bit signal. 2N должно быть 2 ^ N.

— Лоренцо Донати поддерживает Монику

@ Лоренцо хорошо замечен.

— Энди ака

$\mu\Phi_0$ $\Phi_0$

Хорошо подходит для изготовления пиковольтметров и тому подобного. Вид дорогой и неудобный из-за среды 4K.

— Спехро Пефхани
источник

Извините, но что вы имеете в виду с этой заглавной греческой буквой PHI? Это опечатка или какая-то константа, связанная с конкретным приложением?

— Лоренцо Донати поддерживает Монику

@LorenzoDonati Это постоянная - квант магнитного потока = h / 2e, где h - постоянная Планка, а e - заряд электрона.

— Спехро Пефхани

Ага! Я следовал по ссылкам в статье, на которую вы ссылались. Я только что нашел это здесь: квант магнитного потока . Ой! Тяжелые вещи! :-D

— Лоренцо Донати поддерживает Монику

Это превосходит возможности Turbo Encabulator, изменяя угол обжима рычага и делая трубу тримми устаревшей.

— Wossname

@Wossname Самым сложным было выравнивание лопастей гидроптоза в криостате.

— Спехро Пефхани

Texas Instruments имеет АЦП с разрешением 31 бит, ADS1282 , с производительностью до 4000 выборок в секунду, в промышленном температурном диапазоне (-40 C + 85 C). Всего ~ 40 долларов в кол-во. 1000. Однако нужно очень, очень усердно работать, чтобы снизить аналоговый входной шум до этого уровня разрешения, хотя некоторое скользящее усреднение может помочь за счет частоты дискретизации и / или полосы пропускания.

— Ale..chenski
источник