Multiplexor analógico como la primera etapa del sistema DAQ?

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Recientemente estoy diseñando un sistema de adquisición de datos que utiliza FPGA y ADC. Como mi proyecto debe tener un buen equilibrio entre precio, rendimiento y calidad, he buscado en el mercado para encontrar ADCs de costo medio disponibles. Mi selección actual es el ADC77 AD977 de un solo canal (100/200 Ksps, 16 bits donde necesito 12 bits efectivos (ENOB) ) de Analog Device. También está el amplificador de instrumentación AD624 que es de nuevo, de un solo canal, pero es excelente si desea amplificar programáticamente su señal en la zona analógica, sin perder su rango dinámico.

Pero mi diseño requiere 4 u 8 entradas analógicas. Entonces, lo que pensé era colocar el ADG508 mux analógico en la primera etapa del DAQ, justo antes de las entradas Hi-Z cercanas de AD624 instr. amp.

Sin embargo, mi instructor cree que esta es una mala solución, sugiriendo usar ADC multicanal que tienen el Analógico MUX On-Chip que reduce el ruido. Seguramente esa sería una mejor opción, pero si voy a utilizar un ADC de múltiples canales con los mismos parámetros y calidad de ADG508 (frecuencia de muestreo, SNR, SFDR, ...) , tendré que aumentar mucho los presupuestos!

Tuve algunas investigaciones en Internet para comparar MUXes. Parece que todos comparan varios IC de MUX con respecto al ancho de banda y RDS (ON) (On-Resistance). Desde el aspecto del ruido en Communications Circuits Engineering, el ruido térmico equivalente introducido en la señal podría ser equivalente a sqrt (4 K T R B). ¿Pero es esa toda la fuente ruidosa? Otras personas también han tenido la misma pregunta pero en otros sentidos, como: ¿Cuánto es el ruido de un multiplexor? para entradas analógicas?

La pregunta es: ¿Mi solución MUX analógica discreta es algo importante desde el punto de vista de la integridad de la señal y el ruido? ¿Alguien tuvo estos problemas con el mismo enfoque? Si realmente es una mala idea, ¿cuáles serían otras formas de resolver este problema?

Tengo reglas de diseño importantes de sistemas analógicos como conexión a tierra (GND analógica, GND de señal, GND de potencia, GND digital, ...) y protección en mi mente.

Tenga en cuenta que se piensa que la señal de entrada de cada uno de los canales tiene estas propiedades: aproximadamente 10 KHz de frecuencia máxima, tal vez tan débil como 1 mV o incluso menor, impedancia en el rango de 10KOhm ~ 300KOhm

Nota adicional: ¿Insertar un búfer antes los MUXes mejora las cosas?

Gracias a todos

    
pregunta Ali Nakisaee

1 respuesta

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¿Es mi solución MUX analógica discreta una gran cosa de la señal   ¿La integridad y el aspecto del ruido? ¿Alguien tuvo estos problemas con el   mismo enfoque? Si realmente es una mala idea, ¿cuáles serían otras formas de   resolviendo este problema?

No es una mala idea porque, por ejemplo, solo necesita un amplificador de instrumentación con alta ganancia para amplificar su pequeña señal de 1 mV, pero el problema viene con la impedancia de salida de su pequeña señal y la capacitancia de entrada del amplificador de instrumentación.

A modo de ejemplo adivinado, digamos que la capacitancia de entrada es de 10 pF; para que esto alcance el potencial completo de la entrada que necesita "muestrear" durante un tiempo significativamente mayor que 5 x CR, es decir, 5 x 300k x 10pF = 15 us. Como dije, necesitas mucho mejor que esto para cargar el condensador para obtener una lectura precisa.

Entonces, tal vez tengas que "quedarte" en cada canal por 100 nosotros. Si tenía dos canales, efectivamente tiene 200 tiempos de muestreo y eso significa que la frecuencia más alta que puede resolver (debido a nyquist et al) es de 2500 Hz y probablemente estará más cerca de los 2 kHz.

Entonces inmediatamente tiene un problema con el multiplexor y le aconsejaría que búfere cada señal (para darle una baja impedancia) y luego alimente el multiplexor. De hecho, surgirá el mismo problema con la mayoría de los ADC comunes que contienen un multiplexor, por lo que mi consejo es que haga una investigación más.

Podría agregar que he diseñado un sistema similar para medir termopares, es decir, un multiplexor DG309 (si recuerdo correctamente) que alimenta un InAmp y luego a un ADC PERO, ¡la velocidad de escaneo es de 100 Hz como máximo! Sin embargo, demuestra el punto de que el ruido no tiene por qué ser un problema al utilizar un multiplexor externo.

    
respondido por el Andy aka

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