Analogsignale digitalisieren – Teil 1
Einführung in die Rauscheigenschaften von Delta-Sigma-ADUs
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Wie kann ein Entwickler von dieser Erkenntnis profitieren?
Bei niedrigauflösenden ADUs, bei denen das Quantisierungsrauschen dominiert, empfiehlt es sich eine niedrigere Referenzspannung zu verwenden, um das LSB zu verkleinern und so die Amplitude des Quantisierungsrauschens zu reduzieren.
Hierdurch wird gleichzeitig das Gesamtrauschen des ADUs verringert, wie in Bild 7a zu sehen.
Bei hochauflösenden ADUs, in denen stattdessen das thermische Rauschen überwiegt, empfiehlt es sich dagegen die Referenzspannung höher anzusetzen, um den Eingangsbereich, d.h. den Dynamikbereich, des ADUs zu vergrößern und dafür zu sorgen, dass das Quantisierungsrauschen kleiner bleibt als das thermische Rauschen. Wenn in der Schaltung sonst nichts geändert wird, führt die höhere Referenzspannung zu einem größeren Signal-Rauschabstand, wie es in Bild 7b erkennbar ist.
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Nachdem Sie nun wissen, aus welchen Komponenten sich das Rauschen von ADUs zusammensetzt und wie sich diese Komponenten bei hoch- und niedrigauflösenden ADUs unterscheiden, sind Sie gerüstet für den zweiten Teil [3], in dem es darum geht, wie das Rauschen gemessen und im Datenblatt angegeben wird.
Im dritten Teil [4] folgt dann die praktische Anwendung der theoretischen Erkenntnisse aus den Teilen 1 und 2. Im Entwurf einer kompletten ADU-Schaltung, die das Signal einer Widerstandsbrücke digitalisiert, wird verdeutlicht, wie sich die Erkenntnisse real anwenden lassen.
Literatur
[1] ADS114S0x Low-Power, Low-Noise, Highly Integrated, 6- and 12-Channel, 4-kSPS, 16-Bit, Delta-Sigma ADC with PGA and Voltage Reference. Texas Instruments, Datenblatt, Juni 2017, http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads114s08.pdf.
[2] ADS124S0x Low-Power, Low-Noise, Highly Integrated, 6- and 12-Channel, 4-kSPS, 24-Bit, Delta-Sigma ADC with PGA and Voltage Reference. Texas Instruments, Datenblatt, Juni 2017, http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads124s08.pdf.
[3] Lizon, B.: Analogsignale digitalisieren – Teil 2: Einführung in die Rauscheigenschaften von Delta-Sigma-ADUs. www.elektronik.de, 24.5.2019, www.elektroniknet.de/elektronik/halbleiter/einfuehrung-in-die-rauscheigenschaften-von-delta-sigma-adus-165698.html.
[4] Lizon, B.: Analogsignale digitalisieren – Teil 3: Einführung in die Rauscheigenschaften von Delta-Sigma-ADUs. www.elektronik.de, 10.6.2019, www.elektroniknet.de/elektronik/halbleiter/einfuehrung-in-die-rauscheigenschaften-von-delta-sigma-adus-165847.html
Der Autor
Bryan Lizon, B. Sc.
ist Produktmarketing-Ingenieur für Präzisions-ADUs bei Texas Instruments, wo er die Marketingfunktionen für Fabrikautomatisierung und -steuerung, Sensormessungen und Automobilprodukte unterstützt. Lizon studierte Elektrotechnik an der Universität von Arizona, USA.
asktexas@ti.com
- Einführung in die Rauscheigenschaften von Delta-Sigma-ADUs
- Wie kann ein Entwickler von dieser Erkenntnis profitieren?
- Übersicht der Abbildungen und Tabellen
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