¿Cómo seleccionar la resolución ADC, considerando la señal de entrada SNR y el procesamiento de señal digital?

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Lo que sabía: La selección de resolución de ADC depende del ruido inherente de ADC y de la señal de entrada SNR.

Nuestra aplicación: Medición de muy alta precisión de señales que van de 1 kHz a 10 kHz. Queremos obtener un resultado lo más preciso posible, incluso un resultado de 24 bits.

Sin embargo, la declaración anterior no tiene en cuenta el procesamiento de la señal digital después del muestreo ADC.

Dado que las técnicas DSP como FIR, FFT y etc. pueden reducir los ruidos en gran medida, ¿es posible que el aumento de la resolución ADC también pueda mejorar el resultado de la medición cuando se toman en cuenta las técnicas DSP?

    
pregunta richieqianle

4 respuestas

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Una regla general es que desea que algo no contribuya a su presupuesto de ruido, que debe ser al menos un factor de 10 SNR más alto que la fuente de ruido dominante en su cadena de señal. Como ejemplo, si tiene una fuente de señal que está en 300: 1 SNR, ejecute su ADC a 3000: 1 y para todos los efectos, puede ignorar el ADC.

La única forma de hacerlo correctamente es hacer un análisis de ruido.

El postprocesamiento (a través de DSP, por ejemplo) tiene el potencial de extraer características sobresalientes por encima del ruido, pero hay que tener cuidado. Debe tener suficiente profundidad de bits para no introducir errores de redondeo / truncamiento. Debe asegurarse de conservar la naturaleza del ruido (gaussian / poisson pdf) o, de lo contrario, el nivel de ruido puede aumentar de manera impredecible y puede que no sea susceptible a las técnicas DSP. Este tipo de pasos (filtros emparejados, etc.) generalmente en el mejor de los casos puede mejorar la SNR por factores de \ $ \ sqrt {N} \ $ y, a menudo, el costo de procesamiento (número de operaciones) a menudo sigue a \ $ N ^ 2 \ $, por lo que estos Tipos de pasos a menudo se vuelven muy caros rápidamente. Pero de nuevo un análisis adecuado mostrará esto.

Le advertiría contra suponiendo que una técnica DSP reducirá automáticamente su ruido. Es muy importante que realice un lote de sus fuentes de ruido a través del análisis de histograma para asegurarse de que el PDF (función de densidad de probabilidad) sea susceptible de procesamiento. Es decir. parece bien educado, gaussiano o Poisson, no es multivariado y es estacionario

    
respondido por el placeholder
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La resolución ADC todo depende de su aplicación. Francamente, si usa algo que va a producir un amplio rango de valores, como el sonido o la alta frecuencia, necesitará un ADC con una resolución más alta. Si solo está intentando tomar lecturas de algo como un sensor RTD, probablemente no necesitará un dispositivo de alta resolución y puede ahorrar costos. Una cosa a tener en cuenta también es que los ADC de resolución generalmente más alta tienen tiempos de muestreo más lentos. Por lo tanto, obtiene una lectura más precisa, pero no tantas como ellos en el período de tiempo especificado. Si este fuera el caso con el audio, un ADC de mayor resolución aumentaría el ancho de banda, pero disminuiría la velocidad de bits. Sus otras inquietudes pueden abordarse a través de otras opciones de circuitos como filtros y similares. Pero como dije antes, todo está en lo que realmente es su aplicación.

    
respondido por el Kyle
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  • Tener un ADC que tenga mejor resolución que el ruido de la señal externa es una pérdida de dinero.
  • Tener un ADC que tenga una resolución deficiente y, por lo tanto, una SNR inherente alta se puede contrarrestar aumentando la velocidad de muestreo de su proceso e implementando la recuperación del software de la señal a través del filtrado.
  • Si se conoce el ancho de banda de su señal, se pueden hacer mucho más en algoritmos para mejorar la SNR al excluir el ruido; esto es básicamente lo que hace una FFT y un programa de radio.

Como no sabemos mucho acerca de su aplicación, parece inútil verter detalles que no se aplican.

    
respondido por el Andy aka
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Para obtener una precisión de 24 bits, probablemente desee un ΣΔ-ADC (Sigma-Delta ADC). Es un tipo especial de ADC de 1 bit (con configuración de ruido) seguido del filtrado de los valores digitales.

La ventaja de ΣΔ-ADC es que con solo un bit la cuantización no puede ser no lineal.

    
respondido por el starblue

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