Selección de resolución ADC

El ruido es el factor determinante.

Primero debe comenzar con el nivel de ruido de lo que emite su Acelerómetro + Amplificador, llamemos a esto N por ruido. Luego, debe encontrar lo que su acelerómetro emite al máximo, asumiremos que este será un valor RMS y lo llamaremos S para señal.

Su SNR (relación señal/ruido)$=\frac{S}{N}$

El número base de Bits que necesita es$B = log_2(SNR)$

Pero esto no es suficiente ya que el ADC tendrá algo de ruido inherente. para asegurarse de que el ruido del ADC no interfiera, o dicho de otro modo, para asegurarse de que el ruido del ADC no influya en la señal, debe asegurarse de que la resolución sea mayor que el valor B calculado anteriormente. Para una definición muy estricta, el ruido del ADC debe ser el 10 % del ruido de la señal, pero es posible que el 25 % sea adecuado.

En la hoja de datos de su ADC encontrará un número llamado ENOB (Número efectivo de bits).

En el caso del 10%:

ENOB > B+$log_2(10)$> B+3,32

En el caso del 25%:

ENOB > B+$log_2(4)$> B + 2

A continuación, debe escalar la salida de su acelerómetro y amplificador de búfer para que el máximo sea un poco menor que el máximo de lo que puede manejar el ADC (nuevamente de la hoja de datos).

Si ha hecho coincidir la ENOB y la báscula, todo lo demás está resuelto.

Depende de la importancia que necesite y del rango admitido. Considere un acelerómetro que emite de 0 a 5 voltios (rango) y desea medir con dos decimales (significado). Eso significaría que tendrías$5\cdot100=500$valores posibles. Para obtener esa cantidad de valores posibles en un número binario, necesitaría$\lceil\log_2{(500)}\rceil=9$pedacitos En caso de que solo quieras un decimal, tendrías$5\cdot10=50$valores posibles, necesitando$\lceil\log_2{(50)}\rceil=6$pedacitos

De hecho, también debería considerar la frecuencia de muestreo. Cuando usa una resolución más alta, el ADC no podrá manejar tantas conversiones como lo haría cuando usa una resolución más baja. La diferencia se puede encontrar en la hoja de datos correspondiente.

A veces/la mayoría de las veces, solo puede elegir entre unas pocas resoluciones, por ejemplo, 8 o 16 bits. Puede calcular la importancia que obtiene con, por ejemplo, 8 bits, así:$2^8=256$, entonces tenemos 256 valores posibles. En un rango de 5V, eso daría un significado de$5/256=0.0195V$.

En la hoja de datos del acelerómetro, puede encontrar cómo 1V se traduce en los datos que necesita. Para un sensor de temperatura, por ejemplo, encontrará algo como '5K/V'; esto significaría que una diferencia de voltios significa una diferencia de 5K (Kelvin). Eso significa que la salida cambiará con 0.2V cuando la temperatura cambie con 1K. Cuando desee una resolución de 0,1 K, eso significaría una resolución de 0,02 V. Esto significaría que necesita$5/0.02=250$valores, necesidad$\lceil\log_2{250}\rceil=8$pedacitos

La resolución de ADC es la medida de su precisión. Depende de cuánta sensibilidad necesite para su diseño. Para su caso, convertirá las señales de voltaje del acelerómetro en una salida digital.

Primero mida su voltaje máximo del acelerómetro, digamos 100mv , luego decida cuánta sensibilidad necesita, por ejemplo, su diseño debe ser sensible a señales de 0.5mv . Divide 100mv por 0.5mv y obtienes 200 . Este es el número de pasos de voltaje en los que desea dividir su señal y la resolución más cercana para este número es log(200)/log(2) = 7.6 que se redondea a 8. por lo que necesita un ADC de 8 bits para este particular ejemplo.

NOTA: En el ejemplo anterior, se ha asumido que las señales de entrada son solo de polaridad positiva. En el caso de una polaridad negativa, debe cambiar la señal a una polaridad positiva.

@Vicky Rao Creo que la respuesta de @Arslan Abbas es muy relevante...

usa la fórmula:

Resolución de bits ADC = (log ((VD * E) / (R * Vs))) / (log (2)) + B

aquí VD es el rango de voltaje I/P de escala completa de ADC. Vs es el rango de voltaje O/P de escala completa de la señal medida. E es el valor representado en unidades de ingeniería que representan Vs. R es la resolución que se requiere. B = 1 si el ADC utilizado es bipolar, de lo contrario 0.

Se puede calcular el LSB logrado por el ADC (LSB representa el incremento más pequeño que el convertidor puede resolver)

Q = VD / 2^a

donde VD es el rango de voltaje analógico de entrada del ADC y a es la resolución del ADC seleccionado

considere el ejemplo: VD = (+2.5V – (-2.5V)) = 5V (El rango de voltaje analógico de entrada del ADC bipolar se establece en ±2.5V) y, por lo tanto, se selecciona una resolución de 16 bits

Q = 5/2^16

Q = 76,29 µV