�分辨�模數(shù)�(zhuǎn)換器對極寬動�(tài)范圍�(nèi)的輸入信號�(jìn)行數(shù)字化處理,例如環(huán)境聲壓計要能�60�80dB范圍�(nèi)檢測信號。如果使用相對低分辨率的ADC,如10位有效分辨率,高電平信號的分辨率可能接近10�。然而,對于低電平信�,如果小于滿量程�10%,其有效分辨率可能不超過6�7位。因此在很多情況�,對于精度只�1%�傳感�來說,等效精度為0.1%�10位分辨率足夠�。然�,對于更低電平信號,有效分辨率可能小�1%�
在相對較低分辨率ADC之前連接可編程增益放大器(PGA)�
將輸入信號加在ADC之前連接的緩沖放大器�
使用高分辨率ADC�
歷史上,PGA方法曾經(jīng)非常流行,因為與較低成本ADC配對使用時,它比高分辨率ADC更具成本�(yōu)�。此方法特別適用于輸入信號接�0V但具有較寬動�(tài)范圍的情況�
這類似于過程控制系統(tǒng),需要監(jiān)控具有不同信號范圍的各種傳感器信號,例如聲壓�。如果對較寬動態(tài)范圍的信號�(jìn)行增益范圍調(diào)整,所�(chǎn)生的最�(guān)鍵誤差是“交越不匹配��
這意味著�(dāng)PGA切換到不同的增益值時,數(shù)字輸出可能在那個點�(fā)生上下跳�。因�,在每一級都必須小心匹配增益來降低這種影響。從不同信號源中�(fù)用信號時,這個問題并不重要。然�,這與系統(tǒng)是否針對每個信號設(shè)計固定增益有�(guān),如�2所�,或者對于較寬范圍信號輸入�(jìn)行動�(tài)增益切換�
增益范圍�(diào)整方法會�(chǎn)生以下問題:
雖然可驅(qū)動一�12位ADC,但如果在其前放置一個增益為27 = 128的放大器,則放大器的有效輸入噪聲和失�(diào)電壓精度必須�18位。對于采用固定增益運算放大器,這會有問題,而采用PGA切換�,問題可能還會更�(yán)�。這樣,將精度要求從ADC�(zhuǎn)移到PGA,卻沒有帶來任何好處�
在�(jìn)行增益切換時,必須先對信號有所了解。可使用ADC的超量程輸出,并配合軟件,或者通過比較器來實現(xiàn)這一點。這個過程很麻煩,而且切換時間也會是個問題。(也許您還記得古老的增益范圍�(diào)整DVM,在改變范圍時它的速度有多�?。┛梢詫υ鲆鏋?28的精密低噪聲運算放大器�(jìn)行簡單的分析:計算有效輸出噪聲和失調(diào)電壓,并與低分辨率ADC的有效位(LSB)�(jìn)行比較。然�,在高增益模式下,運算放大器的線性度會是個問題�
單個高分辨率ADC的優(yōu)點是簡單(見�3�。如果使�16位ADC,對于較小動�(tài)范圍的信�,丟�3�4�5位會使該信號的有效分辨率降至11�14�。然�,對于大多數(shù)傳感器來說此精度足夠�,因為ADC的精度相�(dāng)�0.05%或更佳�
由于這些器件的價格最近已降到5美元或更�,因此成本將不再是需要考慮的因�。如果需要更高的有效分辨�,或者需要適�(yīng)更寬的動�(tài)范圍,可以使�18�24位的ADC,仍然能提供性價比較高也更簡單的系統(tǒng)�