Resolución de ganancia después del convertidor de analógico a digital (ADC) delta-sigma (ΔΣ)

¿Es posible (efectivo) hacer un sobremuestreo y aplicar un filtro promedio móvil adicional con un convertidor de analógico a digital (ADC) delta-sigma (ΔΣ)?

Más detallado: El ADC (ADS1258) que elegí tiene una resolución efectiva de 19,5 bits a una frecuencia de muestreo de 23,7 kSPS/canal. Necesito esa frecuencia de muestreo alta para una retroalimentación; sin embargo, la salida final puede tener una velocidad de datos de 500 a 1k Hz y debe tener bits más efectivos (22 a 24 bits).

Sé que el ADC aplica internamente 5 filtros de promedio móvil en cascada en ventana que lo hacen muy ineficiente para obtener más bits de resolución (el ruido está más que correlacionado). Pero luego está el muestreo descendente aplicado al final del ADC.

Respuestas (2)

Si leí su pregunta correctamente, puede diezmar después de su ADC y obtener ganancias de resolución (como puede hacer con cualquier ADC). Por cada bit adicional de resolución que se gana, se diezman/promedian 4 muestras, por lo que 23,7k dividido por 4 obtiene una tasa diezmada de 5,925k y la resolución aumenta de 19,5 bits a 20,5 bits.

Diezme por 4 nuevamente y obtendrá una frecuencia de muestreo de 1.48125k y una resolución de 21.5 bits. El medio bit adicional de resolución puede provenir de diezmar por 2:1 adicional.

Aquí hay un documento de Atmel que lo explica y espero no haber entendido mal su pregunta.

tienes la pregunta correcta (en su mayoría). Gracias por la respuesta. Pero como dice el documento de Atmel, el ruido debe ser ruido blanco y ahí es donde comienza mi verdadera pregunta. ¿Es suficiente el ruido a la salida del ADC ΔΣ? El ΔΣ ADC ya aplicó varios filtros de promedio de ventana móvil.
Mi estimación es que si el ADC ya ha diezmado con éxito desde un solo flujo de bits ΣΔ usando filtros a 23.7k (y mejora la SNR, etc.), entonces hacer algo más después del ADC también producirá resultados razonables. No espero que la forma del ruido se pronuncie en HF (como en el ADC) y, por lo tanto, obtenga una mejor ganancia de proceso que la aniquilación en el ADC PERO, razonablemente esperaría que el ruido sea bastante plano en todo el espectro de la pregunta en por lo menos, PERO, ¿quién sabe qué artefactos sincrónicos de muestras están al acecho?
¿Está en condiciones de analizar el espectro de ruido proveniente del ADC ΣΔ?
Exactamente, la naturaleza de sigma delta hace que esto sea menos fácil. Si fuera sencillo, pensaría que podría comprar deltas sigma estables de orden superior que le darían el ENOB que necesita, pero no puede. Yo procedería con cautela. Es fácil engañarse a sí mismo creyendo que tiene mejor resolución de la que realmente tiene.

Esa es una alta resolución para disparar. El sigma delta es, por su propia naturaleza, un sobremuestreo, y sospecho que tendrá dificultades para obtener una mejor resolución, pero dependerá de la naturaleza de su señal.

¿Realmente necesita 22 bits de rango dinámico, o simplemente puede amplificar?

La amplitud de la señal objetivo es de aproximadamente 2 μV. Para analizar la señal objetivo, se desea una resolución de 100 pasos de 2 μV. Como resultado, para una resolución efectiva de 21 bits, la señal objetivo debe amplificarse en un factor de 80. Se prefiere una ganancia baja debido a que la distorsión tiene una amplitud mucho mayor que la señal objetivo.
@Ren, ¿qué tal un voltaje de referencia más apropiado en su ADC, junto con una amplificación más modesta? Si su señal no es estacionaria, el sobremuestreo y el diezmado probablemente no le darán la resolución efectiva que desea sin usar algunas técnicas más avanzadas, como agregar el ruido al que se hace referencia en los documentos que señala Andy.
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