更宽的带宽内对转换器噪声进行平均
发布时间:2020/11/14 12:12:26 访问次数:1012
在模数转换期间,模拟信号由ADC数字化。与非过采样解决方案相比,过采样通过对模拟信号进行采样,并以远高于所需速率的方式对该信号进行数字转换来提高数字化信号的有效分辨率。过采样允许用户在更宽的带宽内对转换器噪声进行平均,从而消除噪声。
对于不相关、宽带(白)和零(0)均值的噪声,当平均和/或滤波到特定带宽时,每2倍过采样,噪声就会降低√2倍或3 dB。其他频谱内容(例如相关噪声或谐波)不会因平均而降低。一个ADC的噪声水平(深灰色),噪声来源有多个,包括量化噪声、热噪声和外部噪声(例如驱动器、时钟和基准电压源),分布在奈奎斯特带宽上。
AD7380如何执行该算法。此示例假定M = 8,即过采样率(OSR)为8,因此要收集八个样本并进行平均。当内部启动转换时,AD7380执行一系列转换和采集过程,直到完成所需的样本数(M)。
缓冲区中有所需数量的样本(此例中M = 8),随后的转换周期就会提供过采样结果。因此,输出数据速率(ODR)会更快,哪怕M(样本数)增加。滚动平均过采样技术在需要高ODR和高性能的应用中很有用。这项技术可实现的性能提升受可用缓冲存储空间的限制。简化的滚动平均公式为:
其中:
左侧为M个样本的平均值。
M为参与平均的样本数。
Bi为特定缓冲位置的样本。
其中x为额外分辨率。总结了不同过采样率下的分辨率提高情况。
不同过采样率下的分辨率提高情况

对捕获的数据执行平均处理。此过程会引入一定的处理延迟,平均结果在T1处获得,并通过SDOx引脚输出。新的平均操作开始,导致发生新的转换突发事件,以再采集M个样本。应用此技术会降低采样系统的有效ODR。ODR降幅与样本数(M)或OSR增幅成反比。对于要求更优性能但可接受较慢ODR的应用,建议使用正常平均过采样方法。
要使能AD7380系列中的滚动平均过采样,须将OS_MODE位设置为逻辑1,并且CONFIGURATION1寄存器的OSR位须为一个有效的非零值,以在FIFO缓冲区中存储最多8个样本。转换发生后,FIFO缓冲区将立即更新。使能滚动平均过采样后,其算法会从FIFO缓冲区中收集最新的M个样本,再除以M,其中M为OSR。平均结果通过AD7380的SDOx引脚输出。
(素材来源:21ic.如涉版权请联系删除。特别感谢)
在模数转换期间,模拟信号由ADC数字化。与非过采样解决方案相比,过采样通过对模拟信号进行采样,并以远高于所需速率的方式对该信号进行数字转换来提高数字化信号的有效分辨率。过采样允许用户在更宽的带宽内对转换器噪声进行平均,从而消除噪声。
对于不相关、宽带(白)和零(0)均值的噪声,当平均和/或滤波到特定带宽时,每2倍过采样,噪声就会降低√2倍或3 dB。其他频谱内容(例如相关噪声或谐波)不会因平均而降低。一个ADC的噪声水平(深灰色),噪声来源有多个,包括量化噪声、热噪声和外部噪声(例如驱动器、时钟和基准电压源),分布在奈奎斯特带宽上。
AD7380如何执行该算法。此示例假定M = 8,即过采样率(OSR)为8,因此要收集八个样本并进行平均。当内部启动转换时,AD7380执行一系列转换和采集过程,直到完成所需的样本数(M)。
缓冲区中有所需数量的样本(此例中M = 8),随后的转换周期就会提供过采样结果。因此,输出数据速率(ODR)会更快,哪怕M(样本数)增加。滚动平均过采样技术在需要高ODR和高性能的应用中很有用。这项技术可实现的性能提升受可用缓冲存储空间的限制。简化的滚动平均公式为:
其中:
左侧为M个样本的平均值。
M为参与平均的样本数。
Bi为特定缓冲位置的样本。
其中x为额外分辨率。总结了不同过采样率下的分辨率提高情况。
不同过采样率下的分辨率提高情况

对捕获的数据执行平均处理。此过程会引入一定的处理延迟,平均结果在T1处获得,并通过SDOx引脚输出。新的平均操作开始,导致发生新的转换突发事件,以再采集M个样本。应用此技术会降低采样系统的有效ODR。ODR降幅与样本数(M)或OSR增幅成反比。对于要求更优性能但可接受较慢ODR的应用,建议使用正常平均过采样方法。
要使能AD7380系列中的滚动平均过采样,须将OS_MODE位设置为逻辑1,并且CONFIGURATION1寄存器的OSR位须为一个有效的非零值,以在FIFO缓冲区中存储最多8个样本。转换发生后,FIFO缓冲区将立即更新。使能滚动平均过采样后,其算法会从FIFO缓冲区中收集最新的M个样本,再除以M,其中M为OSR。平均结果通过AD7380的SDOx引脚输出。
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