Pull to refresh

Comments 19

Кроме того, что оно электричество будет жрать как не в себя (сотни МГц на плисине даром не даются), против весьма экономичных SAR

Да, недостатков у таких АЦП всего два — больше потребление и стоимость. Пример про ПЛИС нужен был только для демонстрации — есть много готовых преобразователей из PDM в параллельный код.
Навскидку хочу сказать, что во-первых, конвейерные АЦП — не экзотика, их очень много, а во-вторых, могу вам прямо сейчас показать в количестве SAR АЦП на сотни MSPS и их interleaved сборки на 16-64 GSPS. Они как раз активно вытесняют из мэйнстрима скоростные flash АЦП.

Сигма-дельта АЦП тоже немного мутируют в сторону SAR, то есть сами модуляторы внутри уже могут быть и многобитными, а не просто на компараторе.
Или вообще вот LTC2500 — SAR с оверсэмплингом и децимирующей фильтрацией, но нелинейность при этом меньше 1ppm каким-то образом обеспечивают.

56 GSPS SAR ADC 8 bit уже не один год доступны, так что можете расшипять диапазон на графиках). А вообще да, на данный момент заметно «вырождение» архитектур. Все делают DS-ADC, SAR ADC(последовательный) или Interleaved SAR ADC(последовательно-параллельный).
Еще к недостаткам сигма-дельта АЦП можно отнести то, что цифровой фильтр в них заваливает АЧХ, что вынуждает оцифровывать с бОльшей частотой дискретизации, чем это можно делать с другими АЦП. С другой стороны это снижает требования к аппаратному фильтру.
И да, другие АЦП не стоят на месте. Например, есть 24х битные SAR.
Даже лучшие дельта-сигма АЦП дают эффективную разрядность не выше 18-20 бит. Всё остальное шум.
У сигма-дельты очень плохо с линейностями и коэффициентом передачи (усиления), поэтому если их использовать для абсолютных измерений а не для относительных (оцифровка звука например), то там 24 бита сразу превращаются в 14...18 честных бит. Например, если один шаг в одной части диапазона равен 4 мкВ, то в другой части диапазона он может быть равен 3,999 или 4,001 мкВ… А 1000 шагов может быть от 3,999 до 4,001 мВ в зависимости от постоянной составляющей между входами… Это соответствует 12...13 честным битам. Поэтому для абсолютных измерений предпочтительней SAR ADC, у них нелинейности гарантированно не превышают 1...3 LSB во всём диапазоне.

Как раз наоборот, SAR требует устройство выборки-хранения, линейностью которого отчасти всё и ограничивается, потому что надо взять входное напряжение и запомнить его в какой-то ёмкости на время преобразования. А там и утечки, которые от напряжения зависят, и поляризация диэлектрика ёмкости. А у сигмадельта АЦП компаратор, охваченный обратной связью через 1битный ЦАП и интегратор, будет держать околонулевое напряжение в среднем на ёмкости интегратора, поэтому с линейностью у сигма-дельта обычно гораздо лучше чем у SAR.

UFO just landed and posted this here
Базовым удобством дельта-сигма АЦП является аппаратный ФНЧ. АЦП последовательного приближения, например, им не обладают и потому схема измерения обязательно должна быть дополнена аналоговым фильтром на половину частоты опроса, что неудобно, когда необходимо эту частоту опроса изменять. В противном случае шумы в спектре выше половины частоты опроса будут отражаться в нижнюю часть спектра, делая невозможным нормальную работу. Никакими программными способами такие помехи отфильтровать невозможно.
Не забываем, что фактическая разрядность лучших представителей АЦП, как дельта-сигма, так и последовательного приближения, не выше 18-20 разрядов, хотя выпускаются и 32 битные АЦП. Связано это с тем, что невозможно обеспечить столь низкие уровни шума аналоговой части. Т.е мы видим тут все, вплоть до теплового шума резисторов.

Разрядность можно и выше 18-20 сделать, и хотя 32 разряда в АЦП конечно в основном "маркетинговые", но тем не менее зарезав полосу до единиц Гц и меньше вполне можно получить шумы, отношение которых к шкале, в 24 разряда уже не влезут, но вот нелинейность, которая не лучше 1ppm и 20 разрядам соответствует при этом никуда не денется.

Эту нелинейность, менее 1ppm, вам просто нечем аттестовывать. Потому разговор об этом является виртуальным.
Что касается разрядности выше 20 бит для секундных измерений, простое математическое осреднение замера дает плюс 10-12 бит, причем АБСОЛЮТНО ЛИНЕЙНЫХ.
С дельта-сигма другая проблема — бывает очень проблематично реализовывать истинно синхронный сбор нескольких каналов, у каждого АЦП на чипе свой тактовый генератор.

Для небольшого количества каналов есть simultaneous sampling с несколькими АЦП в одном корпусе и все от одного клока тактируются, но и некоторые отдельные СДАЦП вполне умеют в синхронизацию снаружи и внешнее тактирование.

Вот именно, что некоторые и отдельные.

тот ширпотреб который тактироваться снаружи и сбрасывать свои фильтры по внешнему сигналу синхронизации не умеет — не особо-то и надо. нормальные АЦП — умеют

Если у вас действительно серьезная проблема, то вы должны понимать, что все подряд ее не решает. В особо запущенных случаях бывает даже необходимо заказать разработку ASIC под свои нужды.
АЦП последовательного приближения, например, им не обладают и потому схема измерения обязательно должна быть дополнена аналоговым фильтром на половину частоты опроса,

Наличие ФНЧ в сигма-дельта АЦП не отменяет необходимости делать аппаратный фильтр, а лишь снижает требования к нему, т.к. этот фильтр пропускает полосу после частоты заграждения (и вообще у них характеристика довольно хитрая в зависимости от порядка).
Sign up to leave a comment.

Articles