Tôi đang sử dụng ADA4937 làm mạch điều khiển cho ADC tốc độ cao 14 bit của mình. Một thuật ngữ trong biểu dữ liệu là Nhiễu điện áp đầu vào thấp được sử dụng là 2.2nV / √Hz. Vui lòng giải thích tầm quan trọng của thuật ngữ này và đơn vị được sử dụng (nV / √Hz) trong trình điều khiển ADC. Làm thế nào giá trị thấp hơn hoặc cao hơn của nhiễu điện áp đầu vào thấp sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể.
Câu trả lời:
Bảng dữ liệu cho biết nhiễu điện áp đầu vào thấp: 2.2 nV / √Hz . Tham số thực sự chỉ là nhiễu điện áp đầu vào, và họ đang nói rằng nó ở mức thấp để làm cho phần âm thanh tuyệt vời hơn.
Nhiễu thường được mô hình hóa là có mật độ phổ không đổi . Do đó, mật độ phổ của công suất nhiễu sẽ được chỉ định trong . Băng thông càng cao (đối với ADC, điều này phụ thuộc vào tốc độ lấy mẫu của bạn), càng có nhiều phổ nhiễu với nó, do đó tổng công suất nhiễu có trong phép đo của bạn càng nhiều.
Tuy nhiên, thông số này là nhiễu điện áp . Công suất tỷ lệ với bình phương điện áp:
Vì vậy, nếu là hằng số, và trong trường hợp này là trở kháng đầu vào của ADC, xấp xỉ không đổi và bạn chỉ muốn thành phần điện áp của nhiễu (vì ADC đo điện áp, không phải nguồn), thì bạn cần phải lấy căn bậc hai của công suất nhiễu và bạn còn lại một phép đo theo đơn vị .
Với thông số này, bạn có thể biết sẽ có bao nhiêu nhiễu điện áp, và do đó, sẽ có bao nhiêu nhiễu trong các phép đo của bạn. Vì vậy, giả sử băng thông đầu vào của bạn là 24 kHz. Lấy căn bậc hai của cái này và nhân nó với mật độ phổ nhiễu điện áp đầu vào để có được điện áp nhiễu RMS:
Điều này có nghĩa là các phép đo bạn nhận được từ ADC sẽ trông giống như nhiễu với biên độ RMS 341 nV được thêm vào tín hiệu của bạn nếu băng thông đầu vào là 24 kHz. Băng thông nhiều hơn có nghĩa là nhiều nhiễu hơn, băng thông ít hơn, ít nhiễu hơn.
Đọc thêm: Tiếng ồn đầu vào ADC: Tốt, xấu và xấu. Không có tiếng ồn Tiếng ồn tốt?
Câu trả lời tốt từ Phil Frost. Dưới đây là một số dữ liệu có thể hữu ích trên ứng dụng của bạn. Băng thông 3dB của trình điều khiển ở mức tăng 2 (kết thúc đơn cho vi sai) là 1GHz và ở tần số này, mức nhiễu 2.2 nV / √Hz sẽ tạo ra khoảng 70uV RMS (x 2) vào ADC.
Đây là tiếng ồn gaussian và rất nhiều người dân sẽ cố gắng đưa một con số cực đại lên đỉnh điểm bằng cách sử dụng độ lệch chuẩn. Một số độ lệch chuẩn phổ biến để sử dụng là 6,6 và điều này có nghĩa là mức nhiễu tương đương từ cực đại đến cực đại của nhiễu RMS là 920uVp-p vào ADC.
Sử dụng 6,6 sigma về cơ bản giống như nói rằng 920uVp-p sẽ không bị vượt quá 99,99% thời gian. Dưới đây là bảng dữ liệu từ Thiết bị Analog sẽ giúp bạn hiểu sâu hơn một chút. Nó có tên "Độ phân giải từ đỉnh đến đỉnh so với độ phân giải hiệu quả" và có ghi chú ứng dụng AN6-5. Mặc dù nó áp dụng cho các ADC chậm nhưng nó cung cấp thông tin chung.
Quay trở lại ứng dụng của bạn và phụ thuộc vào số bit và phạm vi đầu vào quy mô đầy đủ của ADC, bạn sẽ có thể tính toán nhiễu kỹ thuật số bạn sẽ nhận được mà không có tín hiệu. Nếu quá cao, bạn có thể quyết định băng giới hạn ADA4937. Điều này không dễ như đặt mũ phản hồi trên các điện trở bởi vì đó là khả năng bạn sẽ tạo ra đáp ứng tần số phi tuyến tính nên việc áp dụng bộ lọc phải được thực hiện cẩn thận - hãy xem hình 64 trong bảng dữ liệu. Nó chỉ cho bạn cách xây dựng bộ lọc thông thấp thứ 2 giữa trình điều khiển và ADC. Mạch đặc biệt này có băng thông 3dB 100 MHz phù hợp với tần số lấy mẫu là 10MSps.
Nếu tốc độ lấy mẫu của bạn chỉ là 1MSps, bạn nên xem xét bộ lọc có băng thông có thể là 100kHz. Hình 66 có bộ lọc bậc 1 phù hợp với tốc độ lấy mẫu cao hơn 125MSps. Xem thêm hình 67 để biết các ứng dụng khác của việc chèn bộ lọc để giảm nhiễu.