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[参考译文] ADS1263:SD ADC 中的噪声混合

Guru**** 2540720 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS1263

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1562960/ads1263-noise-mixing-in-sd-adc

器件型号:ADS1263


工具/软件:

在上一个主题中、我询问了如何使用 ADS1263 测量电阻器的热噪声。 在我的测试设置中、我分别在 AINCOM 的电平转换偏置输出和 AIN0、AIN1 的输入之间连接了两个电阻器 R1 = R2。 然后、我使用内部 2.5V Vref 在 38Ksps 下收集了数千个样本、并计算了得到的正态分布的方差。 我的结果与我根据热噪声公式预期的结果不匹配。 我还针对 2.5sps 的最慢采样率重复了这个测试、并且分布仍然不匹配计算结果。 在最初的问题中、我询问了 ADS1263 AIN 引脚的输入阻抗、因为我知道它们会限制 R 的热噪声。然后、当进行认知狂野追逐时、我试图弄清有多少噪声来自偏置、电阻器、量化和内部器件噪声(热/闪烁)。

我参考了一个 TI 视频、该视频展示了 SD 和 SAR ADC 的输入参考噪声分布、并得出结论:SD 分布主要由器件噪声决定、而 SAR 主要由量化噪声决定。 (我认为视频链接离链接的问题线程很近)一位回答我的绅士说、量化噪声占主导地位、并得出结论:“这就是使用 ADS1263 在最高数据速率下会发生的情况:该器件实际上变成了一个 16<位的 ADC、这正是量化噪声更为普遍的地方。“

我了解 SD ADC 的基本机制,在 90 年代初在研究生院进行了研究,并担任 AMS IC 电路设计师 30 年。 但在通信理论和信号处理方面我有一些弱点。 我将以不同的方式说出我的问题、以便尽量让一些帮助与我的实际目标更加一致、即计算 ADS1263 输出在对电阻器采样时或在输入悬空时的熵大小。 对于熵计算、我需要将确定性噪声(热噪声/闪烁噪声)与非确定性噪声(量化噪声)分开。  

举一个实际的例子、如果我使用 ADS1263 的输出对 DC 值进行采样来创建 256B 密码、我想现在知道对手需要大量计算资源来对该密码进行蛮力攻击。 在加密中、我们始终假定攻击者知道系统(白盒)。 他们可以构建一个行为模型、在知道其架构的情况下模拟 ADC 输出。 我预计对于固定直流输入、和理想系统(例如:无器件噪声,电源噪声等) 将输出重复模式。 低通滤波之前的 1b 输出应是直流值的某种脉冲密度调制表示、并且滤波器操作是确定性的。 现在、如果我们添加器件噪声、我预计噪声会给 1b 输出增加非确定性、进而导致滤波输出增加非确定性。 我将其概念化为具有无噪声 ADC、对输入基准器件的噪声进行采样。

因此、从公式中消除电阻器噪声、我的问题是:我有一个 ADS1263 以 38Ksps 的最高数据速率采样直流值。 我得到 32b 输出值的分布并绘制它们的直方图,它看起来像白色高斯噪声,因此输出*似乎是*随机的。 但我知道输出值不是完全随机的、因为它混合了确定性量化噪声。 仅量化噪声就能产生多少分布? 我实际上不知道 ADC 的架构、因此无法构建行为模型。

Rachael

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    嗨、 Rachael、

    主要工程师将在下周下班。 我很快就会检查并回复您。

    BR、

    Dale

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    嗨、Rachael Parker、

    这是一个相当复杂的问题、可以从我们如何实际设计 ADC 入手。 我希望您能理解、这些信息中的大部分是专有信息、因此无法与您共享

    我可以说,Δ — Σ ADC 量化误差会导致输出中出现重复的模式。 由于这些重复模式、输出被视为确定性的。 输出中的这些模式不可取、称为空闲音调。 在 ADS1263 中、我们会向量化误差添加抖动来打破这些音调/模式。 通过添加抖动、输出不显示任何音调、可以将其视为随机噪声

    但是、您也可以看到低频音调(图形噪声)。 较大的直流输入(例如 20% FS) 会)会将音调移出通带。  可以使用您的噪声评估电阻器将基准分压

    再说一次、您必须将此信息按面值计算、我们无法进一步深入研究细节。

    -布莱恩