Cигма-дельта АЦП

■ Низкая стоимость, высокая разрешающая способность (до 24-разрядов)

■ Превосходная дифференциальная нелинейность (DNL)

■ Низкая потребляемая мощность, но ограниченная полоса пропускания (голосовые и звуковые частоты)

■ Простые ключевые концепции, но сложная математика

♦ Избыточная дискретизация

♦ Формирование шума квантования

♦ Цифровая фильтрация

♦ Децимация

■ Идеален для устройств обработки сигналов датчиков

♦ Высокая разрешающая способность

♦ Режимы: автономный, системный и автокалибровки

■ Широко применяется в области обработки голосовых и аудио
сигналов

Рис. 3.10

Рассмотрим методику избыточной дискретизации с анализом в частотной области. Там, где преобразование постоянного напряжения имеет ошибку квантования до ½ младшего разряда (LSB), дискретная система, работающая с переменным напряжением или током, обладает шумом квантования. Идеальный классический N-разрядный АЦП имеет среднеквадратичное значение шума квантования, равное q/√12. Шум квантования равномерно распределен в пределах полосы Найквиста от 0 до f_s/2 (где q — значение младшего значащего бита и f_s — частота дискретизации), как показано на рис.3.11 а. Поэтому, его отношение сигнал/шум для полнодиапазонного синусоидального входного сигнала будет (6,02N+1,76)дБ.. Если АЦП несовершенен и его реальный шум больше, чем его теоретический минимальный шум квантования, то эффективная разрешающая способность будет меньше, чем N-разрядов. Его фактическая разрешающая способность (часто известная как эффективное число разрядов или ENOB) будет определена, как

Если мы выберем более высокую частоту дискретизации K f_s (см. рис.3.11 б), то среднеквадратичное значение шума квантования остается q/√12, но шум теперь распределен по более широкой полосе от 0 до f_s /2. Если мы затем используем на выходе цифровой низкочастотный фильтр, то значительно уменьшим шум квантования, но сохраним полезный сигнал, улучшая таким способом эффективное число разрядов (ENOB). Таким образом, мы выполняем аналого-цифровое преобразование с высоким

разрешением, используя аналого-цифровой преобразователь с низкой разрешающей способностью. Коэффициент K здесь упоминается, как коэффициент избыточной дискретизации. При этом необходимо отметить, что избыточная дискретизация дополнительную выгодна еще и тем, что она понижает требования к аналоговому ФНЧ.

Дата добавления: 2015-05-26