¿Cuál es el ancho de banda analógico de los ADC de uso general?

Un ADC de propósito general típico tendrá una respuesta de frecuencia de entrada que es esencialmente plana hasta frecuencias al menos hasta la tasa de Nyquist y, en muchos casos, significativamente más allá [dicho contenido de frecuencia, si está presente, se reducirá a frecuencias más bajas]. Dado un ADC típico que puede procesar 100 000 muestras/segundo, alimentar una señal de 101 000 Hz mientras el dispositivo está muestreando a esa velocidad probablemente produciría una señal de 1000 Hz con una amplitud cercana a la del original (al tomar 100 000 muestras/segundo de tal señal, cada muestra avanzaría un 1% más a lo largo de la forma de onda de entrada que la anterior).

La mayoría de los ADC de propósito general capturan el estado de la entrada durante una fracción pequeña pero no trivial del período de muestreo general, pero no están especialmente diseñados para usarse con señales que cambiarán significativamente durante una captura, por lo que uno no debe confiar sobre el convertidor para tener una respuesta de frecuencia plana por encima de Nyquist, pero en la mayoría de los casos el tiempo de captura será lo suficientemente corto como para que usar el rango completo de frecuencias hasta Nyquist no sea un problema.

Descargo de responsabilidad: la respuesta a continuación trata sobre la definición del ancho de banda de entrada analógica (AIB) de un ADC; no el valor particular de AIB de un ADC de propósito general.

Una señal analógica de entrada, antes de ser digitalizada, en su camino entre los pines de entrada del chip ADC y una unidad de digitalización (generalmente un comparador), se atenúa (debido a circuitos RC intencionales o parásitos presentes o no hay suficiente corriente para cargar capacitores). Por ejemplo, la atenuación de la señal puede ocurrir debido a la gran capacitancia de entrada de la unidad de muestreo y retención (suponiendo que esté integrada en el chip ADC) o a las capacitancias parásitas de los comparadores. La frecuencia a la que la señal de entrada se atenúa en 3 dB se denomina ancho de banda de entrada analógica.

Si uno envía una onda sinusoidal de entrada a la frecuencia AIB, antes de digitalizarse se atenúa en un 30% (lo que es poco probable que sea aceptable). Por lo tanto, es preferible que la frecuencia de entrada máxima sea aproximadamente 1/3 – 1/5 del AIB. Por ejemplo, si AIB=500 MHz y la señal de entrada es de 100 MHz, la atenuación (medida por amplitud) es del 2 % (vs 30 % para una señal de entrada de 500 MHz).

A continuación se muestra un gráfico de la hoja de datos de ADS54J40 que muestra cómo el circuito de entrada atenúa la señal de entrada (como se ve en la imagen, el AIB es de aproximadamente 1,2 GHz). Consulte también la discusión sobre el tema (páginas 23 y 24 de la hoja de datos).

PD: La caída de SNR de 3 dB (equivalente a una disminución de 0,5 LSB en ENOB) es una consecuencia de la limitación del ancho de banda de entrada analógica, pero no una definición de la misma. SNR (y ENOB) están impulsados ​​por muchos factores, no solo por AIB.

Lectura útil sobre el tema (párrafo “Ancho de banda”).

El ancho de banda del ADC se describe en la sección de especificaciones eléctricas de CA y es diferente en el modo de 10 y 12 bits. Perdón por las fotos que soy de mi teléfono:

¡Vea en Ancho de banda de la señal de entrada!

Primero, la mayoría de la gente no parece entender la pregunta. Para un ADC típico, el número efectivo de resolución de bits, N = (SN - 1,72)/6,02, donde SN es la relación señal/ruido en DB. Entonces, una caída en 3dB sería N = (3 - 1.72)/6.02 = 0.2 bits... Quiere que sea menos de 0.5 bits. A 4.73db, obtendría 0.5 bits y el bit LS de su ADC estaría defectuoso. 3db generalmente se usa como el punto antes del cual estaríamos seguros de que nuestro bit LS comenzaría a ser inexacto. Por lo tanto, el ancho de banda de la entrada analógica es la frecuencia en la que la relación SN ha disminuido en 3 db. De todos modos, busqué y no pude encontrarlo en las especificaciones, pero creo que eso podría deberse a que si usa el dispositivo como se especifica, no debería haber una atenuación tan alta. Encontré algunas notas de la aplicación que podrían ayudarte. http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00546e.y http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00546e.pdf .... Por lo general, eso no es un problema. ¿Hay alguna razón en particular por la que necesita esa información? La frecuencia de muestreo máxima está en la especificación (supongo que ya lo sabe), y si está por debajo de eso, realmente no debería haber ningún problema. He usado los ADC dentro de muchos procesadores (incluidos los PIC), y nunca he tenido que preocuparme por el ancho de banda analógico... Háganos saber lo que averigüe... Tengo curiosidad :-) Buena caza .

Probablemente no encontrará una especificación directa para el ancho de banda analógico en la hoja de datos para una entrada A/D de un microprocesador. El ancho de banda del pin de entrada analógica depende de la impedancia de la fuente de su señal analógica, la capacitancia del circuito de conexión y la impedancia de entrada del pin MCU.

Más allá de eso, se vuelve mucho más importante para usted observar la "tasa de rendimiento" que Microchip mostrará para varias clases de pines de entrada. El rendimiento se verá afectado en gran medida por las características de muestreo y retención de la pieza. Y como puede ver, el tiempo de muestra depende de la impedancia de la fuente y la frecuencia de reloj ADC seleccionada.

Estos datos tomados de la hoja de datos de la familia PIC32MZ.