Efecto de Op-Amp en el rendimiento de ADC

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Tengo una pregunta con respecto a la teoría básica de op-amp y adc que me ha estado molestando porque no he encontrado una respuesta clara para ninguna parte:

En un ADC de 12 bits, si mi referencia de voltaje es 1.24 V, mi resolución será ~ 0.6 mV. Si estoy interesado en tener una resolución de 0.1 mV, ¿amplificar el rango de voltaje analógico de mi sensor (0 a 200 mV) para cubrir todo el rango del adc (1.24 V) aumentará efectivamente mi resolución?

¿Puedo calcular mi nueva resolución dividiendo 200 mV por 2048 (= ~ 0.1 mV) o la resolución es fija sin importar qué porcentaje del rango de adc utilizo? En otras palabras, el uso de un opamp me ayudará a obtener una resolución efectiva más alta o se mantendrá en ~ 0.6 mV sin importar la amplificación. ¿Es diferente la ecuación para calcular la nueva resolución al agregar un amplificador? ¿Pierdo la linealidad simple entre los códigos de salida y los voltajes?

Como una pregunta de seguimiento: si amplifico la salida de mi sensor, no llego a 0.1 mV. ¿Hay alguna forma de bajar a 0.1 mV usando un ADC de 12 bits y una referencia de 1.24 V? ¿Hay algún componente de circuito externo que pueda integrar para lograr esto? ¿Estoy obligado a usar un adc de 16 bits por separado y conectarlo a mi microcontrolador? Idealmente, quiero minimizar la complejidad de mi circuito y usar el adc en mi microcontrolador (BlueGiga BLE112) y usar un op-amp externamente, pero estoy abierto a otras ideas.

Gracias por tomarse el tiempo de leer esto y perdonar mis lagunas de conocimiento, tratando de superar la curva de aprendizaje de la manera más rigurosa y mejor posible.

    
pregunta JEFENZ0

2 respuestas

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La resolución nominal de cualquier ADC es V (span) / 2 ^^ n donde V (span) es el rango de voltaje que puede convertir (1.24 V en tu caso) y n es el número de bits.

Para su dispositivo de 12 bits que es 1.24 / 4096 = 303 microvoltios por paso. Esta es la resolución base independientemente de lo que alimente el ADC. Tenga en cuenta que la precisión actual del ADC es un poco más compleja.

Si tiene una señal con un tamaño máximo de 200 mV, entonces amplificarla para aprovechar el rango completo del ADC producirá resultados más precisos en la medición, pero deberá tener cuidado al elegir el amplificador.

Hay dispositivos específicamente diseñado como controladores ADC , y el que use depende de las características eléctricas del ADC que esté usando.

Hay un excelente tutorial en línea sobre la cadena de señales en Analog Devices

    
respondido por el Peter Smith
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Depende de la señal más débil que esté tratando de medir. Suponga que tiene un ADC de 3 bits con Vref = 8 V. Cada combinación de 3 bits corresponde a un voltaje de 1 a 8 en pasos de 1. Diga que está intentando para medir una onda sinusoidal que oscila alrededor de 0,5 V con un pico de 0,5 V. Eso significa, en esencia, que el ADC detecta una tensión de entrada 1 para cualquier valor por debajo de 1 V, es decir, para cada punto muestreado en la onda sinusoidal. Por lo tanto, la salida de ADC que obtienes es más o menos un voltaje constante, no es exactamente la onda sinusoidal en la entrada.

Ahora digamos que ha duplicado su entrada, la onda sinusoidal oscila alrededor de 1 V con una amplitud de 1. Ahora obtiene dos niveles de voltaje para la onda sinusoidal. La salida parece un cuadrado en lugar de sinuso aunque sea mucho mejor que la anterior caso. Nota, sin embargo, las señales de ruido presentes en la entrada también se amplificarán.

Otra cosa a considerar es que el ADC de 12 bits puede tener solo una resolución de 9 o 10 bits debido a varios tipos de ruido. Esto también puede incluir ruido de RF ya que está utilizando un módulo Bluetooth. El siguiente pdf puede ayudar enlace

    
respondido por el Kishore Saldanha

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