有時候,,事情根本沒有意義,!例如,您 Δ-Σ ADC 輸入端 RC 濾波器或放大器的低通濾波器會產(chǎn)生更大噪聲的數(shù)字輸出,。難道您沒有設(shè)計過降低噪聲的濾波器來讓您從轉(zhuǎn)換器獲得更多而非更少的無噪聲位嗎,?通過一個模擬低通濾波器消除更高頻率噪聲,同將噪聲注入到您濾波器截止頻率以下的頻帶一樣容易,。如果您的濾波器在相關(guān)頻帶中產(chǎn)生噪聲,,那么相比您的預(yù)期,您的轉(zhuǎn)換輸出結(jié)果噪聲會更大。
如果您通過減少您濾波器的電阻值來修改您的電路設(shè)計,,那么您會增加電路的無噪聲位,。
例如,圖 1 所示 Δ-Σ ADC 使用一個低通濾波器來降低轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)據(jù)速率以上的噪聲,,即 FD,。利用這種濾波器后,使用 Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)速率來選擇該電路的電阻和電容值,。您可以使用公式 FD="1/"(2πRFLT×CFLT),來計算 RFLT(濾波器電阻)和 CFLT(濾波器電容)的值,。RFLT/2 和 CFLT 的組合開始生效時(請參見參考文獻 1),,該濾波器通過限定 (target) 轉(zhuǎn)換器的采樣頻率來降低噪聲。
圖1
該設(shè)計公式中缺少的細(xì)節(jié)是電阻噪聲,。不存在無噪電阻這樣的東西,。理想電阻噪聲情況是:k 為波爾茲曼常數(shù)(1.38×10–23×JK–1),T 為開爾文溫標(biāo) (Kelvin)溫度,,R 為 25°C 條件下歐姆單位的額定電阻,,而 B 為以赫茲為單位的相關(guān)帶寬。
現(xiàn)在,,讓我們來搞清楚電阻噪聲公式是怎么一回事,。您注入到您電路的噪聲達(dá)到輸出數(shù)據(jù)速率,其等于電阻噪聲,。要確定這種電路的最大允許電阻值,,請使用下列方程式:
圖 1 描述了該公式的特征,其中 ER 為 ADC 廠商產(chǎn)品說明書的規(guī)定有效精度,。如果您在 200 Hz 數(shù)據(jù)速率下運行您的 23-bit 有效精度 Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器,,則濾波器電阻的最大值為 4.297 kΩ 或者更低,而 RFLT/2 為 2.148 kΩ 或者更低,。
參考文獻
《沒有意義的 13 件事情》,,作者:Brooks, Michael,《新科學(xué)家》,, 2005 年 3 月 19 日,。
《模擬濾波器簡化 Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器設(shè)計》,作者:Baker, Bonnie,,EDN,,2008 年 6 月 12 日,第 24 頁,。
《數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器》,,TI