Qual è la massima precisione raggiunta per un ADC?

Stavo navigando su Digikey l'altro giorno (no?) E mi sono imbattuto in alcuni ADC a 32 bit, c'erano offerte da Linear, TI e Analog. Uno si è distinto, l'AD7177 di Analog, che afferma nella Tabella 7 a pagina 19 del foglio dati che a 5 campioni al secondo ha un numero impressionante di 27,5 effettivi di bit (e un rumore RMS di 50 nanovolt ). D'altra parte, ovviamente, la precisione è significativamente peggiore, ma comunque.

Questo mi ha fatto pensare, se un ADC standardizzato relativamente economico può raggiungere un ENOB di 27,5 bit ...

Qual è il massimo ENOB mai raggiunto? Che si tratti di un IC super integrato, un pezzo di attrezzatura da laboratorio stupidamente costosa, un amplificatore lock-in? Qualcuno ha mai battuto 27,5 bit di precisione?

[modifica] Un po 'di chiarimento Non sto cercando di acquistare / costruire o altrimenti acquisire un tale dispositivo Sono solo curioso di sapere quale sia lo stato dell'arte attuale, i moderni orologi atomici hanno colpito l'incertezza 3x10-18 (3 quintillionesimi), dove si trovano i moderni voltmetri scientifici sulla bilancia?

adc analog

— Sam
fonte

@PlasmaHH Il fatto che i moderni orologi atomici siano misurati in parti per quintilionesimo implicherebbe che ci sono usi per dispositivi follemente precisi.

— Sam,

Che tipo di frequenza di campionamento ti serve? La precisione è illimitata se il tempo di campionamento è illimitato. Continua a integrarti per un'ora e il risultato è abbastanza preciso.

— PkP,

@PkP Non sto cercando alcuna frequenza di campionamento, sono solo curioso di sapere qual è il record. Anche se presumibilmente nella realtà arriva un punto in cui sei limitato dal dispositivo stesso?

— Sam,

"risoluzione effettiva" (27.5) non è la stessa cosa di ENOB. Cortocircuitare l'ingresso, misurare il rumore RMS, dividere per l'intervallo di tensione a fondo scala.

— Spehro Pefhany,

@SpehroPefhany Ecco come si dice che il valore è stato generato "I numeri indicati sono per l'intervallo di ingresso bipolare con un riferimento esterno a 5 V. Questi numeri sono tipici e vengono generati con una tensione di ingresso differenziale di 0 V quando l'ADC si converte continuamente su un singolo canale." Quindi riferimento 5V, rumore RMS 50nV, che è 100 milioni a 1 (ok, quindi è 26,5 bit ma comunque)

— Sam

Risposte:

Definizione da Wiki : -

Il numero effettivo di bit (ENOB) è una misura della gamma dinamica di un convertitore da analogico a digitale (ADC) e dei relativi circuiti associati. La risoluzione di un ADC è specificata dal numero di bit utilizzati per rappresentare il valore analogico, in linea di principio fornendo livelli di segnale 2 ^ N per un segnale N-bit

Citazione di Atmel : -

Nella maggior parte dei casi è sufficiente una risoluzione di 10 bit, ma in alcuni casi è richiesta una maggiore precisione. Tecniche speciali di elaborazione del segnale possono essere utilizzate per migliorare la risoluzione della misurazione. Utilizzando un metodo chiamato "Sovracampionamento e decimazione" è possibile ottenere una risoluzione più elevata, senza utilizzare un ADC esterno.

Sovracampionamento: prelevare 4 campioni consecutivi e combinarli per ottenere un ulteriore bit di risoluzione; prendere un ADC a 18 bit abbastanza standard e sovracampionare di 256 per ottenere un ADC a 22 bit. Sovracampionare di altre 256 volte per ottenere un ADC a 26 bit ...

Vedi dove sta andando?

Se il rumore è presente e causa il dithering del segnale, è possibile fare in modo che qualsiasi ADC abbia un bit in più calcolando / decimando 4 campioni in modo tale, in media quanti ne vuoi ottenere una risoluzione più alta ma chiaramente il prezzo da pagare è proporzionalmente minore larghezza di banda e precisione.

Qual è il massimo ENOB mai raggiunto?

Cosa vuoi che sia?

Nota a piè di pagina: un ADC sigma delta fa esattamente ciò che ho descritto sopra, tranne, gestisce molto meglio il rumore fuori banda e quindi ottiene una resa migliore su bit aumentati per campioni convertiti mediati (o decimati).

Utilizza solo un ADC a 1 bit (un comparatore), quindi chiaramente questa tecnica funziona ma non deve usare un ADC a 1 bit. Si tratta di filtraggio del rumore: -

Il rumore proveniente da un sigma delta ADC è progressivamente più elevato a frequenze più elevate a causa dell'uso di un integratore nel percorso del segnale: questo forza il rumore a basse frequenze e, dopo la decimazione, produce un vantaggio netto nella risoluzione rispetto a un normale ADC che è stato sottoposto a sovracampionamento e decimato.

— Andy aka
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A meno che non v'è un errore di battitura in documenti TI, probabilmente un elevamento a potenza è stato perso in copia-incolla: in principle giving 2N signal levels for an N-bit signal. 2N dovrebbe essere 2 ^ N.

— Lorenzo Donati supporta Monica l'

@lorenzo ben notato.

— Andy alias l'

$\mu\Phi_0$ $\Phi_0$

Buono per creare picovoltmeters e simili. Un po 'costoso e scomodo a causa dell'ambiente 4K.

— Spehro Pefhany
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Scusa, ma cosa intendi con quella maiuscola lettera greca PHI? È un errore di battitura o una costante correlata all'applicazione specifica?

— Lorenzo Donati supporta Monica il

@LorenzoDonati È una costante, il flusso magnetico quantico = h / 2e dove h è la costante di Planck ed e è la carica di un elettrone.

— Spehro Pefhany,

Sì! Stavo seguendo i collegamenti nell'articolo che hai collegato. L'ho appena trovato qui: flusso magnetico quantico . Ahia! Roba dura! MrGreen

— Lorenzo Donati sostiene Monica il

Ciò sorpassa la capacità del Turbo Encabulator variando l'angolo di apertura del braccio oscillante e rendendo obsoleto il tubo tremie.

— Wossname

@Wossname La parte più difficile è stata l'allineamento delle palette idrocottiche all'interno del criostato.

— Spehro Pefhany,

Texas Instruments ha un ADC con risoluzione a 31 bit, ADS1282 , con un massimo di 4000 campioni al secondo, nell'intervallo di temperature industriali (-40 C + 85 C). Solo ~ $ 40 in quantità. 1000. Tuttavia, è necessario lavorare molto, molto duramente per ridurre il rumore del front-end analogico a quel livello di risoluzione, sebbene una media mobile possa aiutare a scapito della frequenza di campionamento e / o della larghezza di banda.

— Ale..chenski
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