Apa ketepatan tertinggi yang dicapai untuk ADC?

Saya browsing Digikey hari yang lalu (bukan?) Dan saya menemukan beberapa 32bit ADC, ada penawaran dari Linear, TI dan Analog. Salah satu yang menonjol, AD7177 dari Analog yang menyatakan pada Tabel 7 pada halaman 19 dari lembar data bahwa pada 5 sampel per detik itu mendapatkan jumlah bit efektif 27,5 mengejutkan (dan kebisingan RMS 50 nanovolt ). Di sisi lain tentu saja, akurasinya jauh lebih buruk, tetapi tetap saja.

Ini membuat saya bertanya-tanya, apakah ADC off-the-shelf yang relatif murah dapat mencapai ENOB 27,5 bit ...

Apa ENOB tertinggi yang pernah diraih? Baik itu di IC yang super terintegrasi, beberapa peralatan lab yang sangat mahal, amplifier yang terkunci? Adakah yang pernah mengalahkan presisi 27,5 bit?

[Sunting] Sedikit klarifikasi saya tidak mencari untuk membeli / membangun atau mendapatkan perangkat semacam itu Saya hanya ingin tahu apa keadaan seni saat ini, jam atom modern telah mencapai ketidakpastian 3x10-18 (3 quintillionths), di mana voltmeter ilmiah modern berada dalam skala?

adc analog

— Sam
sumber

@PlasmaHH Fakta bahwa jam atom modern diukur ke bagian per seperempat miliar akan menyiratkan bahwa ada kegunaan untuk perangkat yang sangat gila.

— Sam

Apa tingkat sampel yang Anda butuhkan? Presisi tidak terbatas jika waktu pengambilan sampel tidak terbatas. Terus berintegrasi selama satu jam dan hasilnya cukup akurat.

— PkP

@ PPK Saya tidak mencari sample rate, saya hanya ingin tahu apa catatannya. Meskipun mungkin pada kenyataannya ada saatnya ketika Anda dibatasi oleh perangkat itu sendiri?

— Sam

'resolusi efektif' (27.5) tidak sama dengan ENOB. Pendek input, ukur kebisingan RMS, bagi dengan rentang tegangan skala penuh.

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany Begitulah cara mereka mengatakan nilai dihasilkan "Angka-angka yang diberikan adalah untuk rentang input bipolar dengan referensi 5V eksternal. Angka-angka ini khas dan dihasilkan dengan tegangan input diferensial 0 V ketika ADC terus-menerus mengubah pada satu saluran." Jadi referensi 5V, 50nV RMS noise, itu 100 juta banding 1 (ok, jadi itu 26,5 bit tapi tetap saja)

— Sam

Jawaban:

Definisi dari Wiki : -

Efektif jumlah bit (ENOB) adalah ukuran rentang dinamis konverter analog-ke-digital (ADC) dan sirkuit yang terkait. Resolusi ADC ditentukan oleh jumlah bit yang digunakan untuk mewakili nilai analog, pada prinsipnya memberikan level sinyal 2 ^ N untuk sinyal N-bit

Mengutip dari Atmel : -

Dalam kebanyakan kasus resolusi 10-bit sudah cukup, tetapi dalam beberapa kasus akurasi yang lebih tinggi diinginkan. Teknik pemrosesan sinyal khusus dapat digunakan untuk meningkatkan resolusi pengukuran. Dengan menggunakan metode yang disebut 'Oversampling and Decimation', resolusi yang lebih tinggi dapat dicapai, tanpa menggunakan ADC eksternal.

Oversampling - ambil 4 sampel berurutan dan gabungkan untuk mendapatkan satu resolusi lagi; ambil ADC 18 bit yang cukup standar dan oversample oleh 256 untuk mendapatkan ADC 22 bit. Dicoba lagi oleh 256 kali lain untuk mendapatkan 26 bit ADC ...

Apakah Anda melihat ke mana arah ini?

Jika noise muncul dan menyebabkan sinyal meredup, Anda dapat membuat ADC memiliki satu bit ekstra dengan rata-rata / menipiskan 4 sampel sehingga, rata-rata sebanyak yang Anda inginkan untuk mendapatkan resolusi yang lebih tinggi tetapi jelas harga yang harus dibayar adalah bandwidth yang lebih rendah secara proporsional dan ketepatan.

Apa ENOB tertinggi yang pernah diraih?

Anda ingin jadi apa?

Catatan kaki - delta sigma ADC melakukan persis seperti yang saya jelaskan di atas kecuali, ia mengelola noise band dengan lebih baik dan karenanya mendapatkan hasil yang lebih baik pada bit yang meningkat per sampel yang dikonversi yang dirata-rata (atau dihancurkan).

Hanya menggunakan 1 bit ADC (pembanding) jadi jelas teknik ini berfungsi tetapi tidak harus menggunakan 1 bit ADC. Ini semua tentang penyaringan kebisingan: -

Kebisingan dari sigma delta ADC secara progresif lebih tinggi pada frekuensi yang lebih tinggi karena penggunaan integrator di jalur sinyal - ini memaksa kebisingan menjadi rendah pada frekuensi rendah dan, setelah penipisan ini menghasilkan manfaat bersih dalam resolusi dibandingkan dengan hanya konvensional ADC yang telah diambil sampelnya dan dihancurkan.

— Andy alias
sumber

Kecuali ada kesalahan ketik di docs TI, mungkin merupakan eksponensial hilang di copy-paste: in principle giving 2N signal levels for an N-bit signal. 2N harus 2 ^ N.

— Lorenzo Donati mendukung Monica

@lorenzo terlihat dengan baik.

— Andy alias

$\mu\Phi_0$ $\Phi_0$

Baik untuk membuat picovoltmeters dan sejenisnya. Agak mahal dan tidak nyaman karena lingkungan 4K.

— Spehro Pefhany
sumber

Maaf, tapi apa maksud Anda dengan huruf Yunani PHI huruf besar itu? Apakah salah ketik atau konstanta yang terkait dengan aplikasi spesifik?

— Lorenzo Donati mendukung Monica

@LorenzoDonati Ini adalah konstan- kuantum fluks magnetik = h / 2e di mana h adalah konstanta Planck dan e adalah muatan pada elektron.

— Spehro Pefhany

Ya! Saya mengikuti tautan di artikel yang Anda tautkan. Saya baru saja menemukannya di sini: Magnum fluks kuantum . Aduh! Hal yang sulit! :-D

— Lorenzo Donati mendukung Monica

Ini melampaui kemampuan Turbo Encabulator dengan memvariasikan sudut swaging lengan-dingle dan menjadikan pipa tremie usang.

— Wossname

@Wossname Bagian tersulit adalah menyelaraskan baling-baling marzel hidrokoptik di dalam cryostat.

— Spehro Pefhany

Texas Instruments memiliki ADC dengan resolusi 31-bit, ADS1282 , dengan hingga 4000 sampel per detik, dalam kisaran suhu industri (-40 C + 85 C). Hanya ~ $ 40 dalam jumlah. 1000. Namun, kita perlu bekerja dengan sangat, sangat sulit untuk mendapatkan noise front-end analog ke tingkat resolusi itu, meskipun beberapa rata-rata geser mungkin membantu dengan mengorbankan laju sampling dan / atau bandwidth.

— Ale..chenski
sumber