Muestreo demasiado pronto después de cambiar de canal MUX

Hay al menos CINCO fuentes de "ruido" en un multiplexor analógico.

1) el ruido de los suministros de VDD, ese ruido que aparece en las puertas de los interruptores MOSFET; suponga que cada compuerta tiene una capacitancia de 100pF desde el VDD a su ruta de señal

2) el ruido de las señales de control digital (las salidas del MicroController nunca son silenciosas, a menos que se apague el reloj de la MCU); estos transitorios de 1 nanosegundo (amplitud de 0.5 voltios) inyectan carga y esa carga explora todas las rutas posibles de regreso a la MCU. Esta exploración hace que los inductores suenen, en el pin GND, en el pin VDD y en otros lugares. Incluso en situaciones de VDD limpio, este movimiento de carga de need-a-return-path hace que el VDD y la GND suenen constantemente

3) inyección de carga por conmutación; Para reducir este impacto, tienen impedancias de carga y fuente muy bajas; esto significa tener condensadores en los pines de entrada y salida

4) el "ruido" de la conmutación de canal aún no resuelta con precisión; cada TAU de configuración proporciona otro NINGUNO, o 8.6 dB de precisión mejorada (alrededor de 1.6 bits mejor ENOB)

5) el ruido aleatorio FET genuino del canal FET / Johnson / Boltzmann; 1 K ohmio Ron proporciona 4 nanovoltios por rootHertz; un canal de 1 Kohm y 159pF Cload es un Tau de 159 nanosegundos y tiene exactamente un ancho de banda de 1MHz. Un ancho de banda de 1 MHz a 4 nanoVolts / rtHz se convierte en 4,000 nanoVolts (4nV * sqrt (1,000,000)) o 4 microVolts RMS piso de ruido. [hay un error PI / 2 aquí; puedes ignorar eso por ahora; este factor proviene de la atenuación gradual de cualquier filtro RC de 1 polo]

Depende de cuánta capacitancia hay en la salida del MUX y de cuánto tiempo el ADC necesita que el valor sea estable antes de comenzar la adquisición y conversión. Los tiempos de cambio que ve no son realmente relevantes en la mayoría de las situaciones.

Si tiene un condensador de 100n en la salida y el MUX tiene una resistencia de 270 ohmios en el peor de los casos, entonces, para establecerse dentro de 1/2 LSB para un convertidor de 16 bits se necesitarán alrededor de 12 constantes de tiempo, aproximadamente 300useg. Si tiene una resistencia de 10 K y 100 n, el tiempo sería de unos 12 ms.

Por supuesto, los filtros de suavizado analógico deben ir delante del multiplexor.

También hay una pequeña cantidad de ruido de conmutación que se inyectará en la salida cuando cambie. Los interruptores analógicos, especialmente los destinados a aplicaciones analógicas de precisión, a menudo incluyen una especificación para la inyección de carga. El paquete de carga se entregará a la salida y puede causar un cambio relativamente grande en el voltaje de salida, sin embargo, morirá con la misma constante de tiempo como se indicó anteriormente.

Esto se debe a un desequilibrio en las capacidades internas de los interruptores MOSFET, que acopla un transitorio de conmutación a las conexiones de los interruptores analógicos cuando se activan y desactivan.