Was ist die höchste Präzision, die für einen ADC erreicht wird?

Ich habe neulich Digikey durchsucht (oder?) Und bin über 32-Bit-ADCs gestolpert. Es gab Angebote von Linear, TI und Analog. Einer davon ist der AD7177 von Analog, der in Tabelle 7 auf Seite 19 des Datenblattes angibt, dass er bei 5 Abtastungen pro Sekunde eine erstaunliche Anzahl von 27,5 effektiven Bits (und ein RMS-Rauschen von 50 Nanovolt ) aufweist. Andererseits ist die Genauigkeit natürlich erheblich schlechter, aber immer noch.

Ich habe mich gefragt, ob ein relativ billiger Standard-ADC ein ENOB von 27,5 Bit erreichen kann ...

Was ist die höchste jemals erreichte ENOB? Sei es in einem super integrierten IC, einem dumm teuren Laborgerät oder einem Lock-In-Verstärker? Hat jemand jemals 27,5 Bit Präzision geschlagen?

[bearbeiten] Ein bisschen Klarheit Ich möchte kein solches Gerät kaufen / bauen oder anderweitig erwerben. Ich bin nur neugierig, wie der aktuelle Stand der Technik ist. Wo sitzen moderne wissenschaftliche Voltmeter auf der Waage?

adc analog Sam
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@PlasmaHH Die Tatsache, dass moderne Atomuhren in Teilen pro Trillionstel gemessen werden, würde bedeuten, dass es Anwendungen für wahnsinnig präzise Geräte gibt.

Sam

Welche Art von Abtastrate benötigen Sie? Die Präzision ist unbegrenzt, wenn die Abtastzeit unbegrenzt ist. Integrieren Sie eine Stunde lang, und das Ergebnis ist ziemlich genau.

PkP

@PkP Ich suche keine Samplerate, ich bin nur gespannt, was der Rekord ist. Obwohl es in der Realität vermutlich einen Punkt gibt, an dem Sie durch das Gerät selbst eingeschränkt sind?

Sam

"effektive Auflösung" (die 27.5) ist nicht dasselbe wie ENOB. Schließen Sie den Eingang kurz, messen Sie das RMS-Rauschen und teilen Sie es durch den gesamten Spannungsbereich.

Spehro Pefhany

@SpehroPefhany So heißt es, der Wert wurde generiert "Die angegebenen Zahlen gelten für den bipolaren Eingangsbereich mit einer externen 5-V-Referenz. Diese Zahlen sind typisch und werden mit einer differenziellen Eingangsspannung von 0 V generiert, wenn der ADC kontinuierlich einen einzelnen Wert konvertiert Kanal." Also 5V Referenz, 50nV RMS Rauschen, das sind 100 Millionen zu 1 (ok, das sind also 26,5 Bits, aber immer noch)

Sam

Antworten:

Definition aus dem Wiki : -

Die effektive Anzahl von Bits (ENOB) ist ein Maß für den Dynamikbereich eines Analog-Digital-Wandlers (ADC) und der zugehörigen Schaltung. Die Auflösung eines ADC wird durch die Anzahl der zur Darstellung des Analogwerts verwendeten Bits angegeben, die im Prinzip 2 ^ N Signalpegel für ein N-Bit-Signal ergeben

Zitat aus Atmel : -

In den meisten Fällen ist eine Auflösung von 10 Bit ausreichend, in einigen Fällen ist jedoch eine höhere Genauigkeit erwünscht. Spezielle Signalverarbeitungstechniken können verwendet werden, um die Auflösung der Messung zu verbessern. Durch die Verwendung einer Methode namens "Überabtastung und Dezimierung" kann eine höhere Auflösung erzielt werden, ohne dass ein externer ADC verwendet wird.

Oversampling - Nehmen Sie 4 aufeinanderfolgende Samples und kombinieren Sie sie, um eine weitere Auflösung zu erhalten. Nehmen Sie einen 18-Bit-ADC, der dem Standard entspricht, und überabtasten Sie ihn um 256, um einen 22-Bit-ADC zu erhalten. Weitere 256-mal überabtasten, um einen 26-Bit-ADC zu erhalten ...

Sehen Sie, wohin das führt?

Wenn Rauschen vorhanden ist und ein Dithering des Signals verursacht, können Sie jedem ADC ein zusätzliches Bit zuweisen, indem Sie 4 Abtastwerte mitteln / dezimieren, sodass im Durchschnitt beliebig viele eine höhere Auflösung erhalten, der zu zahlende Preis jedoch proportional niedriger ist und Richtigkeit.

Was ist die höchste jemals erreichte ENOB?

Was willst du es sein?

Fußnote - Ein Sigma-Delta-ADC macht genau das, was ich oben beschrieben habe, mit der Ausnahme, dass er das Rauschen außerhalb des Bandes viel besser handhabt und daher eine bessere Ausbeute für erhöhte Bits pro konvertierten, gemittelten (oder dezimierten) Abtastwerten erzielt.

Es wird nur ein 1-Bit-ADC (ein Komparator) verwendet, so dass diese Technik eindeutig funktioniert, jedoch kein 1-Bit-ADC erforderlich ist. Alles dreht sich um Rauschfilterung: -

Das Rauschen von einem Sigma-Delta-ADC ist bei höheren Frequenzen aufgrund der Verwendung eines Integrators im Signalpfad zunehmend höher - dies zwingt dazu, dass das Rauschen bei niedrigen Frequenzen niedrig ist, und nach der Dezimierung ergibt sich ein Nettovorteil in der Auflösung im Vergleich zu nur einem herkömmlichen ADC, der überabgetastet und dezimiert wurde.

Andy aka
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Es sei denn es ein Tippfehler in TI docs ist, wahrscheinlich wurde eine Potenzierung in Copy-Paste verloren: in principle giving 2N signal levels for an N-bit signal. 2N sollte 2 ^ N sein.

Lorenzo Donati unterstützt Monica am

@lorenzo gut gesehen.

Andy aka

$\mu\Phi_0$ $\Phi_0$

Gut für die Herstellung von Picovoltmetern und dergleichen. Etwas teuer und unpraktisch wegen der 4K-Umgebung.

Spehro Pefhany
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Entschuldigung, aber was meinst du mit diesem griechischen PHI-Großbuchstaben? Handelt es sich um einen Tippfehler oder eine Konstante, die sich auf die jeweilige Anwendung bezieht?

Lorenzo Donati unterstützt Monica

@LorenzoDonati Es ist eine Konstante - das Magnetflussquant = h / 2e, wobei h die Planck-Konstante und e die Ladung eines Elektrons ist.

Spehro Pefhany

Ja! Ich bin den Links in dem Artikel gefolgt, auf den Sie verlinkt haben. Ich habe es gerade hier gefunden: Magnetic Flux Quantum . Autsch! Hartes Zeug! :-D

Lorenzo Donati unterstützt Monica

Dies übertrifft die Fähigkeit des Turbo-Encabulators, indem der Stauchwinkel des Dingle-Arms variiert wird und die Tremie-Pfeife obsolet wird.

Wossname

@ Wossname Der schwierigste Teil war das Ausrichten der Hydrocoptic-Marzel-Flügel im Kryostaten.

Spehro Pefhany

Texas Instruments verfügt über einen ADC mit 31-Bit-Auflösung, ADS1282 , mit bis zu 4000 Abtastungen pro Sekunde im industriellen Temperaturbereich (-40 ° C + 85 ° C). Nur ~ $ 40 in Menge. 1000. Man muss jedoch sehr, sehr hart arbeiten, um das analoge Front-End-Rauschen auf diesen Auflösungspegel zu bringen, obwohl eine gewisse gleitende Mittelung auf Kosten der Abtastrate und / oder Bandbreite hilfreich sein kann.

Ale..chenski
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