Rango dinámico de un ADC

Esto debe ser respondido formalmente por alguien que está pagando y que firma su opinión y puede ser responsabilizado por ello, o por lo menos quien declara específicamente sus calificaciones, competencia y grado de culpabilidad en caso de "problemas" posteriores.

Hay más en esto de lo que puede responderse sin un nivel de comprensión más profundo del que su abstracción permitirá y que incluso se puede responder parcialmente bien, sin muchas preguntas de ida y vuelta como en este tipo de foro. Lo intentaremos independientemente :-).

  

"... cuanto más confiable sea la salida (es decir, más cerca de la entrada analógica). ...

Su uso del término "confiable" no es estándar y demuestra una falta de comprensión del proceso que está intentando monitorear. Esto no es para ser grosero, solo un hecho. Y lo importante.

Si está haciendo este instrumento, entonces alguien con un buen grado de comprensión técnica necesita repasar la propuesta y el diseño en detalle. Si lo está comprando, el nombre en la placa de identificación es más importante que las especificaciones del ADC. por ejemplo, puede estar seguro de que si dice "Agilent" (y es genuino) hará el trabajo bien y será "lo suficientemente confiable" [tm]. Si dice "por ejemplo," Gorrión dorado ", puede buscar en otra parte.

La resolución ADC afecta la precisión potencial del resultado. A medida que aumenta la resolución requerida, los otros factores que afectan la precisión alcanzada y la resolución se vuelven cada vez más importantes.

• Ejemplo: Tengo una báscula digital bien construida pero de bajo costo con una lectura a escala completa de 500 gramos y una resolución de 0.01 gramos (10 mg). Puedo obtener aproximadamente 300 mg de variación de lectura sosteniendo mi reloj de pulsera a unos 30 mm por encima de él en una orientación y aproximadamente a la mitad cuando el reloj se gira a 90 grados. Un calentador de ventilador eléctrico con elemento calefactor enrollado de aproximadamente 150 mm de diámetro, cuando se opera dentro de los 100 mm de las escalas las convierte en un generador de números aleatorios).

La tecnología ADC influye en la susceptibilidad a las interferencias externas. Aproximación sucesiva, Flash, doble pendiente, ... todos tienen sus pros y sus contras. Un sistema de doble pendiente rechazará magníficamente 50 Hz si está diseñado para hacerlo, pero puede fallar miserablemente en un entorno de red de 60 Hz. La interferencia de RF (teléfonos celulares, teléfonos móviles, buscapersonas, relojes de pulsera, otros instrumentos, ...) PUEDE causar problemas. El ADC es parte de esto, pero el diseño general debe abordar el requisito real.

Se puede decir potencialmente más si se dispone de mejor información sobre los requisitos reales.

¿Qué país?

Rango dinámico generalmente no se cita para A / D, y es ambiguo lo que podría significar exactamente. Los A / D tienen un ancho de palabra fijo al que convierten la señal analógica. Con N bits, solo puede haber 2 ^ N valores de salida diferentes. Se podría decir que el "rango dinámico" es por lo tanto (2 ^ N): 1, pero eso es algo artificial.

Sin embargo, tienes razón cuando dices que estás confundido. Sería un buen comienzo leer una buena introducción general sobre qué son los A / D y cómo se especifican generalmente. Otra forma de aprender esto es mirar algunas hojas de datos de una muestra de fabricantes. Después de unos pocos verás qué se especifica de qué manera.

Dice que los objetivos de diseño son fiabilidad y simplicidad . La confiabilidad sin cuantificación no es un objetivo de diseño o especificación. Es un parámetro que posiblemente se puede intercambiar con costo, tamaño, consumo de energía y otros parámetros. Sin conocer los valores relativos de estas otras cosas, simplemente afirmar que desea que la confiabilidad no sea significativa.

Hay varios métodos generales diferentes para convertir una señal analógica en un valor digital. Algunos ejemplos incluyen aproximación sucesiva, delta-sigma, rastreo y flash. Cada método tiene su propio conjunto de ventajas y desventajas. Por ejemplo, delta-sigma puede tener una resolución muy alta (20 bits o más) pero es lento. El flash es muy rápido, pero generalmente es más caro, consume mucha energía y, a menudo, sufre errores de no linealidad más grandes. Debe comenzar con las características de la señal que desea medir y cómo desea utilizar esas mediciones antes de poder elegir un A / D.

Esto no es para ti

En un tema aparte, no tiene ningún negocio en diseñar algo donde "los resultados puedan poner en peligro la vida de alguien" (sus palabras) si tiene que hacer preguntas muy básicas aquí. Puede ser legal que alguien trabaje en un producto de este tipo, pero eventualmente se realizarán pruebas con estrictos límites legales que deben cumplirse. Estas incluyen características de seguridad, como la distancia de aislamiento mínima, la corriente de fuga máxima y varias otras. Y eso es solo el comienzo si este producto puede poner en peligro a alguien no solo a través del shock, sino al proporcionar lecturas incorrectas y similares.

No dices dónde te encuentras (eso es realmente para nosotros, no para ti, por lo que es un poco grosero dejarlo), pero aquí en los EE. UU. la FDA regula tales cosas. Su producto no solo tiene que cumplir con numerosas normativas, sino también su proceso de diseño. Si no sabes lo que es un "510K", entonces realmente no perteneces a esta situación. Puedes ayudar a un ingeniero superior y quizás la próxima vez puedas asumir un papel más responsable, pero hazte un favor a ti mismo ya todos los demás y sal de esta trampa ahora.

advertencia: no trabajo con dispositivos médicos

  

Debo analizar la confiabilidad y simplicidad de diferentes ADC para sugerir la mejor para la situación. Estaba un poco confundido sobre el parámetro de rango dinámico y cómo eso afecta estos dos objetivos de diseño. ¿Se prefiere tener un amplio rango dinámico para proporcionar resultados confiables de un ADC? ¿Agrega mucho en cuanto a los circuitos al diseño del ADC?

Generalmente cuando hablamos de fiabilidad en electrónica, hablamos de la probabilidad de fallas en el uso y la vida útil en el campo. A menudo se mide en términos de tiempo medio entre fallas o MTBF.

Los modelos de confiabilidad para circuitos integrados a menudo asumen que cada transistor en un circuito integrado tiene un cierto MTBF (que puede depender de la temperatura de operación, la tecnología de fabricación, etc.), y que si utilizamos algún análisis estadístico podemos contar el número de Transistores en el IC y calcular el MTBF para todo el dispositivo. Esto motiva la selección de un IC "simple" para una aplicación de alta confiabilidad, si define "simple" como "que contiene muy pocos transistores". Muchas hojas de datos (especialmente para piezas destinadas a aplicaciones de alta confiabilidad) tendrán en realidad una línea de pedido que especifica el número de transistores en el chip.

Rango dinámico a menudo se define para un ADC, como lo sugieren otras respuestas, por la cantidad de bits en el resultado digital. Puede haber otros factores (distorsión, ruido) que hacen que esta definición sea técnicamente inválida, pero no obstante, es un uso común. Básicamente, esto no está relacionado con la confiabilidad y la simplicidad, excepto en el sentido de que una alta precisión (más bits, mayor rango dinámico) probablemente requiera la implementación de más transistores.

Mi sugerencia es que no se preocupe por el rango dinámico especificado para cada ADC. Compruebe la hoja de datos para el recuento de transistores. Si no aparece en la hoja de datos, llame al proveedor y pregúnteles. En cualquier caso, la mayoría de los circuitos integrados no están autorizados para su uso en dispositivos médicos sin la aprobación por escrito del fabricante, por lo que deberá comunicarse con ellos para analizar su aplicación antes de poder diseñar con su parte de todos modos.

Nota: su ingeniero de confiabilidad podría sugerir otros factores además del conteo de transistores que deben considerarse al evaluar la confiabilidad del CI.