都是噪声惹的祸:ENOB消失之谜(第3部分)

**这是万圣节发布的3篇ENOB博客系列的第三篇博文。如果你错过了第一和第二部分,请分别单击第一篇第二篇**

瓢泼大雨敲打着外面的人行道。

呈弧形的闪电照亮了远方的夜空。

门框内有一个大大的影子。

眼睛变得通红。

它向前移动着,靴子重重的敲击着地面,那声响压得人透不过起来。

“就是那双眼睛!”PGA尖叫道。“就在ENOB消失前我见过那双眼睛!”

咚的一声。

那个影子又向灯光迈进了一步。

“他一定对ENOB做了些什么—至少他知道ENOB出了什么事!”PGA吼道。

又向前迈了一步。

又是使人喘不过气来的咚咚声。

PGA咽了口唾沫,然后急促的说道:“你是谁?”

咚咚。。。

那个影子踱到灯下。

那是一张布满深深皱纹的脸。

粗糙的皮肤。

眼中冒火。

一个沙哑的声音打破了死一般的静寂。

“我是输入引入噪声。。。我听说你们都在寻找一些分辨率”

PGA大着胆子走到这个陌生人面前,“你把ENOB怎么了?”

输入引入噪声从PGA身边走过。

他让酒保给他倒了杯酒。                                        

他坐在了桌边。

他盯着房间的黑暗处,陷入了思绪之中,这个男人开口了。

“ENOB。。。总是信口开河,说自己是最好的分辨率标准。我追了这个废物有好几年的时间了,试图澄清这个事实。”




输入引入噪声慢慢地喝了一小口酒。

“我风闻他在说谎,并在整个镇上招摇撞骗。我最终追到这儿。我之前只是在等待最佳时机,还有。。。”

“你把它杀了,是不是?”PGA嚷道。他盯着其他人。“我给你们这些家伙说过,我与这件事没有干系!”

输入引入噪声翻了翻眼睛:“别这么激动,PGA。我可没把ENOB怎么了—他在我来这儿之前就像懦夫一样逃跑了。

“他在你们这些家伙要求10mV桥接信号分辨率时就十分紧张。他知道他做不到,他害怕了。”

他又喝了一口。

“他还算幸运,灯灭了,他莫名地消失了。我跟着他一起出去了,不过他已经不见了。“

复用器站了起来:“太棒了—ENOB滚蛋了。一个谜团解开了。不过这也解释不了那些位—ENOB把它们带走了吗?”

“问得好。”输入引入噪声对酒保说,“给我来张纸巾和支 笔。”

随着人群聚拢过来,他在纸巾上画了一个方程式。

“看到了吧,ENOB取决于满量程范围 (FSR) 和均方根 (RMS) 输入引入噪声。所以,如果VREF 为2.5V,增益为1,2.5SPS时测得的噪声为150nVRMS,那么你就得到25 ENOB。”

“但是有一点需要注意,由于这个比率,可以通过基准电压来轻松操纵ENOB。事实上,具有5V基准的同一输入引入噪声把ENOB增加到26!”

死一般的静寂。

“然而,当你的输入使用FSR时,就像你最初所采样的桥接信号,ENOB用处很大,”这个陌生人继续说。

“在使用10mV满量程信号,5V基准且增益为1时,实际的分辨率为16位,而不是ENOB所宣称的26。不过,RMS噪声保持不变。”

输入引入噪声站了起来。

“你们想知道那些位去哪了是吧?我猜,他在最一开始根本就没有26位。”

大家都很吃惊,人们在窃窃私语。

运算放大器走向前。“这样也好,不过,即使是ENOB消失了,当我们试图用一个外部放大器对信号进行增益时,我们丢失的位更多。这你又作何解释呢?”

输入引入噪声平静地看看周围,然后将目光停在PGA身上。
“PGA—你的电压噪声频谱密度是多少?”
“频率范围内为7nV/√Hz。”
“你的呢,运算放大器?”
“5nV/√Hz.”

输入引入噪声抬了抬眼眉。“你在1/f区域内的噪声频谱密度是多少?”

运算放大器睁大了眼睛。然后,小声嘟囔道:

50nV/√Hz.”

 


人群都倒吸了口气。温度传感器昏倒了。输入引入噪声摇了摇头。

“这就是你的问题。当你像载荷输出一样测量移动缓慢的信号时,你所关注的频率在放大器电压噪声频谱密度曲线的1/f区域内。不过,很多放大器将电压噪声频谱密度设定在大约1kHz,而这个值在这里不太适用。”

输入引入噪声将他的手放在运算放大器的肩膀上,然后对人群说。

“例如,在使用运算放大器的情况下,如果你假定1Hz的有效噪声带宽,你会将模式转换器 (ADC) 输入上的噪声增加至50nVRMS。如果你在没有外部放大器的情况下使用一个可编程增益放大器 (PGA),你只会增加7nVRMS的噪声。这样的话,即使在增益更少的情况下,你也能获得更好的分辨率。” 

运算放大器嚷道:“抱歉,哥们儿!也许如果我是斩波稳定的话,情况就会有所不同。”

 

“没事儿,大个子,”输入引入噪声安慰他道。“在生活中,我们都有自己的位置。你们只不过没在高精度、低噪声、增量-累加ADC之前运行罢了。”

这个陌生人把酒喝完,付了钱,然后准备转身离开。

“你去哪?”PGA问道。

输入引入噪声将疲惫的目光投向窗外。天上的乌云已经散开。阳光透过百叶窗射了进来。光线照在他的脸上,就好像打架后留下的伤疤。他深吸了一口气。

“ENOB走了,去了某个地方。我敢说,他现在正在去下一个小镇的路上,打算向更多的好心人兜售他的谎言。只有我才能阻止他—因为我是最直接的绝对值,始终能够反映事情的本质。他可以跑、可以藏,不过就算ENOB走到天涯海角—那里总有噪声在等着他!”

话说至此,我们的故事也该结束了。然而,对于合法性的战争仍在蔓延,只要关于ENOB的传说存在一天,这场战争就不会结束。你是否愿意加入这场战争,并且告诉所有人输入引入噪声才是指定ADC分辨率的最佳标准?如果你愿意,请在寻求真相;公正;以及高精度、低噪声ADC的过程中仔细阅读这些其它资源。欢迎登陆并在下方留言。

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