ZHCABK1A February 2022 – March 2024 ADS1119 , ADS1120 , ADS1120-Q1 , ADS112C04 , ADS112U04 , ADS1130 , ADS1131 , ADS114S06 , ADS114S06B , ADS114S08 , ADS114S08B , ADS1158 , ADS1219 , ADS1220 , ADS122C04 , ADS122U04 , ADS1230 , ADS1231 , ADS1232 , ADS1234 , ADS1235 , ADS1235-Q1 , ADS124S06 , ADS124S08 , ADS1250 , ADS1251 , ADS1252 , ADS1253 , ADS1254 , ADS1255 , ADS1256 , ADS1257 , ADS1258 , ADS1258-EP , ADS1259 , ADS1259-Q1 , ADS125H01 , ADS125H02 , ADS1260 , ADS1260-Q1 , ADS1261 , ADS1261-Q1 , ADS1262 , ADS1263 , ADS127L01 , ADS130E08 , ADS131A02 , ADS131A04 , ADS131E04 , ADS131E06 , ADS131E08 , ADS131E08S , ADS131M02 , ADS131M03 , ADS131M04 , ADS131M06 , ADS131M08
ADC 数据表通常报告输入短路 (VIN = 0V) 时的噪声。此配置提供 ADC 固有噪声的纯测量值,如果 ADC 具有集成式 PGA,则还包括放大器噪声。此测量值不包括随输入信号线性变化的电压基准噪声。不过,对于使用比例基准配置的电桥测量系统,由于往往会消除电压基准噪声和漂移,因此这通常不是问题。
ADC 噪声表中显示的实际值包括数千个数据点或持续数秒的数据。对该数据集执行统计分析,可确定均方根 (RMS) 值和峰峰值。对于 Δ-Σ ADC,则会针对输出数据速率 (ODR)、滤波器类型和增益设置的各种组合(如果适用),报告这些信息。
例如,表 5-1 显示了 ADS1235 数据表中的一部分噪声性能信息。表 5-1 中的每一行都是一种不同的 ODR 和滤波器类型组合,而每一列表示可用的 PGA 增益。
ODR | 滤波器 | 噪声 (µVRMS (µVPP)) | 有效分辨率(位)(无噪声分辨率(位)) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
增益 = 1 | 增益 = 64 | 增益 = 128 | 增益 = 1 | 增益 = 64 | 增益 = 128 | ||
20SPS |
FIR |
0.51 (2.1) |
0.032 (0.16) |
0.029 (0.16) |
24 (22) |
22.2 (19.9) |
21.3 (18.9) |
20SPS |
Sinc1 |
0.44 (2.1) |
0.025 (0.13) |
0.026 (0.13) |
24 (22) |
22.6 (20.2) |
21.5 (19.2) |
20SPS |
Sinc2 |
0.36 (1.2) |
0.02 (0.12) |
0.02 (0.1) |
24 (22.8) |
22.9 (20.4) |
21.9 (19.5) |
20SPS |
Sinc3 |
0.32 (1.5) |
0.017 (0.089) |
0.018 (0.096) |
24 (22.5) |
23.1 (20.8) |
22 (19.6) |
20SPS |
Sinc4 |
0.3 (1.2) |
0.017 (0.084) |
0.018 (0.1) |
24 (22.8) |
23.1 (20.8) |
22.1 (19.6) |
50SPS |
Sinc1 |
0.63 (3.6) |
0.04 (0.25) |
0.038 (0.23) |
23.7 (21.2) |
21.9 (19.2) |
21 (18.4) |
50SPS |
Sinc2 |
0.57 (3) |
0.033 (0.21) |
0.032 (0.18) |
23.9 (21.5) |
22.2 (19.5) |
21.2 (18.7) |
50SPS |
Sinc3 |
0.53 (2.4) |
0.03 (0.19) |
0.03 (0.17) |
24 (21.8) |
22.3 (19.7) |
21.3 (18.8) |
50SPS |
Sinc4 |
0.49 (2.4) |
0.028 (0.15) |
0.026 (0.16) |
24 (21.8) |
22.4 (20) |
21.5 (18.9) |
60SPS |
Sinc1 |
0.71 (3.9) |
0.043 (0.27) |
0.042 (0.26) |
23.6 (21.1) |
21.8 (19.1) |
20.8 (18.2) |
60SPS |
Sinc2 |
0.6 (3.3) |
0.036 (0.24) |
0.034 (0.21) |
23.8 (21.4) |
22.1 (19.3) |
21.1 (18.5) |
60SPS |
Sinc3 |
0.56 (3) |
0.032 (0.19) |
0.03 (0.17) |
23.9 (21.5) |
22.2 (19.6) |
21.3 (18.8) |
60SPS |
Sinc4 |
0.53 (2.7) |
0.031 (0.19) |
0.03 (0.18) |
24 (21.6) |
22.3 (19.7) |
21.3 (18.7) |
表 5-1 中的噪声值以输入为基准 (RTI)。ADC 测量的 RTI 噪声是指增益后 ADC 输入端的等效噪声幅度。例如,当增益 = 1V/V 时,表 5-1 中的噪声以 ±5V 范围为基准。当增益 = 128V/V 时,噪声以小得多的 ±39.06mV 范围为基准。
表 5-1 还包括两个从噪声值推导得出的品质因数:有效分辨率 和无噪声分辨率。ADC 数据表中的有效分辨率是指满量程范围 (FSR) 相对于测量中的 RMS 噪声 VN,RMS 的动态范围。相比之下,ADC 数据表中的无噪声分辨率是指 FSR 相对于测量中的峰峰值 (PP) 噪声 VN,PP 的动态范围。这些噪声参数使用方程式 20 和方程式 21 进行计算:
例如,当增益 = 128V/V 且 ODR = 20SPS 时,表 5-1 显示 ADS1235 有限脉冲响应 (FIR) 数字滤波器提供的噪声性能为 0.029µVRMS 或 0.16µVPP。方程式 22 和方程式 23 使用这些设置分别计算 ADS1235 有效分辨率和无噪声分辨率:
请注意,方程式 22 和方程式 23 中的结果与表 5-1 最后一列中报告的值相符。
电桥测量通常使用第三个参数来表征性能,这个参数称为无噪声计数 (NFC),它从无噪声分辨率推导得出。这对于设计要求秤测量结果中显示的最后一位数字保持稳定(或无噪声)的称重秤应用尤其重要。使用有效分辨率目标来设计称重秤,可能会导致秤上显示的最后一位数字不断移动,因为有效分辨率基于 RMS 噪声。
NFC 由方程式 24 定义,而方程式 25 计算给定 ADC 参数的 NFC:
具有方程式 25 所述性能级别的称重秤可能是可以接受的,但有必要考虑该参数的定义方式。具体来说,无噪声分辨率和 NFC 是在假设 ADC 输入使用整个 FSR 的情况下计算得出的。但是,如果称重秤系统不使用整个 ADC FSR,系统 NFC 性能与 ADC 噪声表中所示的值将会不同。下一节说明了 NFC 性能的这种降低。