AD转换器分辨率和精度等问题

只看该作者 · 2016-7-20 15:50

本帖最后由模拟学徒于 2016-7-21 16:43 编辑

1、高bits  AD芯片存在的意义是什么？或者用途？    例如14bit AD，完全可以用12bit AD+放大电路换挡来替代。

2、下面两个图的调理电路，各有什么优缺点吗？
   1）模拟开关接在运算放大器中，切换档位，然后送进AD
   2) 每个放大器倍数固定不变，然后送进模拟开关，进行档位选择，最终送进AD

只看该作者 · 2016-7-20 19:17

应该可以的，但不是你这个结构，ΔΣ型ADC只是1bit的。
或者在加一个14bit精度（或更高精度）的DAC配合着用。

只看该作者 · 2016-7-21 08:51

fzyuan 发表于 2016-7-20 19:17
应该可以的，但不是你这个结构，ΔΣ型ADC只是1bit的。
或者在加一个14bit精度（或更高精度）的DAC配合着用 ...

我这是2个问题。

您回答的是第一个吗？
用增益换挡的方式可以实现低bit AD替代高bit AD。不需要DAC吧。

只看该作者 · 2016-7-21 14:02

顶起。@版主大人

只看该作者 · 2016-7-21 15:47

第一个问题：高精度的AD转换模块存在的意义。如果有电路需要高精度转换，是的用放大电路也可以实现高精度的AD转换，但是这么多的元器件其消耗的功率也大，如果芯片自带高精度转换模块，不是减少了元器件的数量降低了系统的总功耗么。所以降低系统的总功耗是高精度AD转换模块存在的意义之一吧。

只看该作者 · 2016-7-21 16:46

像风儿一样清发表于 2016-7-21 15:47
第一个问题：高精度的AD转换模块存在的意义。如果有电路需要高精度转换，是的用放大电路也可以实现高精度的 ...

为了节省器件和功耗，选择昂贵的16bit AD吗？
如果非常苛刻功耗，也许可以这样选择。

但我怎么感觉还有其他重要原因呢？

只看该作者 · 2016-7-21 16:46

@chunyang;
@NE5532;
@airwill;
大师们能否帮忙解答一下疑惑，谢谢

只看该作者 · 2016-7-21 19:43

档位和精度还是不同的

只看该作者 · 2016-7-22 08:05

模拟学徒发表于 2016-7-21 08:51
我这是2个问题。

您回答的是第一个吗？

楼主的想法是：
对信号作一次12bit的转换，然后放大N倍后在进行一次12bit的转换，就可以实现更高分辨率了？
这很显然是不行的，假设ADC的满量程是10V（对应的电压分辨力约2.5mV，1/4000），输入信号为10V，那么这个信号已经不能再被放大了，电压分力自然只有2.5mV；如果输入信号是5V，直接转换的电压分辨力是2.5mV，相对于5V信号是1/2000（11bit），那么你可以直接放大2倍再AD，此时AD的电压分辨力还是2.5mV。

如果你在增加一个分辨率8bit精度可以超过12bit的DAC，情况就不一样了。
第一次转换后，用8bitDAC输出一个电压，将输入信号与此相减，然后将其误差放大N倍后再次进行12bit的转换，此时的理论分辨率是：256 + (N / 256） * 4096 ，（N不可大于256，且8bitDAC具有足够精度）。

只看该作者 · 2016-7-22 10:29

模拟学徒发表于 2016-7-21 16:46
为了节省器件和功耗，选择昂贵的16bit AD吗？
如果非常苛刻功耗，也许可以这样选择。

还有可能你选择其他器件来放大采集到的电压信号，其总的花费比选择高精度ADC还要多。还有在电路设计的过程中所用的元器件越多，代表板子出现问题的可能性越大。放大电路有许多优点但也存在缺点的，它会引起信号的失真，是不是在某种程度上也影响了精度呢

1万 · 2016-7-22 10:35

1、这想法只有一种情况可以成立： AD的满量程太大，而实际输入范围太小。
自己画个坐标图就能想明白，只要纵坐标就可以。

2、情况没有说明白。

只看该作者 · 2016-7-22 10:42

玄德发表于 2016-7-22 10:35
1、这想法只有一种情况可以成立： AD的满量程太大，而实际输入范围太小。
自己画个坐标图就能想明白 ...

第2个问题是，模拟开关处于电路的位置，有2种方案。每种方案的优缺点。
模拟开关可以放在运放反馈环路中，模拟开关也可以放在多个运放通道选择中。

只看该作者 · 2016-7-22 10:52

玄德发表于 2016-7-22 10:35
1、这想法只有一种情况可以成立： AD的满量程太大，而实际输入范围太小。
自己画个坐标图就能想明白 ...

坐标图真不知道怎么画。

举个实际例子：AD满量程10V，12bit，分辨率是2.4mv
                  输入信号是10mv到10V
                  如果信号直接送入AD，进行量化采集，量化误差是2.4mv，对于10mv输入信号，误差达到24%
                  如果信号经过100倍放大之后，送进AD采集，10mv信号变为1V，量化误差依然是2.4mv，误差0.24%。
                  对于 10mv 信号这样的做法是不是减少了采集误差，提高了采集精度？
                  也就是说通过放大电路（增益换挡），使12bitAD 等效成了更高bit的AD ？

只看该作者 · 2016-7-22 10:54

像风儿一样清发表于 2016-7-22 10:29
还有可能你选择其他器件来放大采集到的电压信号，其总的花费比选择高精度ADC还要多。还有在电路设计的过 ...

成本，放大电路精度等因素均不考虑。都认为是理想的。

结论：放大电路增益换挡+12bitAD，完全可以替代14bitAD 这样结论对吗？

只看该作者 · 2016-7-22 10:57

fzyuan 发表于 2016-7-22 08:05
楼主的想法是：
对信号作一次12bit的转换，然后放大N倍后在进行一次12bit的转换，就可以实现更高分辨率了 ...

我的想法是：大信号不经过放大，直接送进12bit AD ;
小信号经过放大N倍，送进12bit AD
大信号，没经过任何处理，得到的肯定是12bit AD 提供的分辨率和精度

小信号经过放大处理，得到了比12bit 更高的分辨率，对吗？

只看该作者 · 2016-7-22 10:58

fzyuan 发表于 2016-7-22 08:05
楼主的想法是：
对信号作一次12bit的转换，然后放大N倍后在进行一次12bit的转换，就可以实现更高分辨率了 ...

你举得例子，10V信号，得到的是2.5mv分辨，这个没问题
5V信号，我放大了2倍，送进AD , AD依然是2.5mv分辨能力，但是对于5V信号，相当于1.25mv的分辨能力了吧？分辨率提高了一倍？

只看该作者 · 2016-7-22 11:00

玄德发表于 2016-7-22 10:35
1、这想法只有一种情况可以成立： AD的满量程太大，而实际输入范围太小。
自己画个坐标图就能想明白 ...

"多个运放通道选择" 意思是运放1放大10倍，运放2放大100倍，运放1和运放2 送进多路选择器（模拟开关），进行放大倍数选择，然后其中1路送进AD

只看该作者 · 2016-7-22 11:01

玄德发表于 2016-7-22 10:35
1、这想法只有一种情况可以成立： AD的满量程太大，而实际输入范围太小。
自己画个坐标图就能想明白 ...

是多个运放做固定增益，然后开关选择吗？

是的，就是这个意思。

这个和模拟开关放在环路中，运放不是固定增益。哪种好？优缺点？

1万 · 2016-7-22 11:03

本帖最后由玄德于 2016-7-22 11:08 编辑

模拟学徒发表于 2016-7-22 10:52
坐标图真不知道怎么画。

举个实际例子：AD满量程10V，12bit，分辨率是2.4mv

说起来有点麻烦。刚才写过，又删了。

看个简单的情况，先假设环境如下：
输入信号是0~1v；AD是2位，满量程0~2v。
a、AD的1~2v测量范围是浪费。
这时完全可以用一个0~1v，1位的AD来代替。
这就是你说的想法，没错。
b、以上是更换了AD的满量程，如果量程不变，AD位数越高，精度就越高。这点都能理解。
c、所以，AD的满量程范围一定要和输入信号范围相当，才能发挥高精度AD的作用。

只看该作者 · 2016-7-22 12:04

玄德发表于 2016-7-22 11:03
说起来有点麻烦。刚才写过，又删了。

看个简单的情况，先假设环境如下：

我的想法是:
ad量程10v，12bit，分辨率2.5mv
10mv信号直接送进ad，得到码值4
10mv信号放大8倍，得到码值32。
分辨率提高8倍。对否？

AD转换器分辨率和精度等问题

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