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[参考译文] ADS127L01:低噪声设计规划问题

Guru**** 2391415 points
Other Parts Discussed in Thread: ADS127L01, OPA2210, ADS1262

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/796744/ads127l01-low-noise-design-planning-question

器件型号:ADS127L01
主题中讨论的其他器件: OPA2210ADS1262

我有一个传感器、在灵敏度低端时、在最大所需信号强度上的预期输出电压为1Vrms、低至~30nVrms。 这是~150dB 的信号范围。 我的终端客户希望能够在 ENOB=10时将低端灵敏度数字化。

ADS127L01为24位、最大差分输入为5Vpp (每个输入引脚上为+-1.25V)。 ADC 输入端的本底噪声电压电平为~11uVrms (基于数据表中的 SNR 规格-工作频率为512ksps、WB2滤波器)。

我已经计划拥有两个 ADC 级、一个具有低增益信号调节功能、可处理最高输入电压范围(1.77V/V 增益、可在 ADC 将1Vrms 输入信号转换为1.77Vrms)、另一个具有高增益、可处理最低输入电压范围。 然后、根据接收到的信号强度、在软件中选择/组合信号。

两个问题:

如果 ADC 输入端的本底噪声电压为11uVrms、且该工作点的 ADC ENOB 为18位、如何计算所需的信号调节增益以获得30nVrms 的输入信号、并在 ENOB=10或更高时进行数字化?

2.如何指定低噪声放大器以确保所需的 ENOB = 10? 或者、我要尝试满足当前可用器件无法实现的规格吗?

谢谢、
Evan

  • 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。
    您好 Evan、

    如果我理解该要求、您希望测量30nVrms/2^10 = 30pVrms 的信号。 假设这是目标、那么不是、这实际上是不可能的。 25°C 温度下的10欧姆电阻器在10Hz 带宽内具有1.3nVrms 的噪声。 我知道没有有源放大器配置可以在室温下实现这种级别的噪声。 您的传感器的本底噪声可能远高于此值。 目标噪声是低端灵敏度的1/2至1/3、这更真实、并且这将在接近1Hz 的带宽上。

    如果您希望以10nVrms 为目标、则需要使用模拟滤波器、数字滤波器或两者的组合来降低测量带宽。 如果您使用 ADS127L01、您应该能够对多个读数求平均值、从而进一步降低噪声水平。 假设您可以通过数字滤波在 ADC 输入端达到1uVrms、则在这种情况下、单放大器级增益应为100。 诸如 OPA2210之类的低噪声放大器可以工作(假设您的测量带宽小于2Hz)、并且电阻器的工作电阻小于1k Ω。 另一种选择不使用两条增益路径和多路复用器、而是使用不同的 ADC、例如 ADS1262、用于"低端灵敏度"路径。 该器件具有内置 PGA、可在更高的增益设置和更低的采样率下降低至7nVrms。

    关于您的第一个问题、如果我们有一个理想的零噪声放大器、该放大器可以测量30pVrms、并且上面的滤波器和输出数据速率下的 ADC 噪声为11uVrms、我将按如下公式计算。 如果11uVrms 等于1LSB、则需要30pV 至11uV 的增益将为11uV/30pV=366.66k。

    此致、
    Keith N.
    精密 ADC 应用