Jump to content

    
Sign in to follow this  
dinak

Эффективная разрядность АЦП

Recommended Posts

Помогите, пожалуйста, разобраться.

Есть АЦП (точнее электросчетчик на кристалле, т.е. ADC+DSP) ADE7878. Он 24-разрядный, тип преобразования - сигма-дельта 2-го порядка, частота дискретизации 1,024 МГц, SNR (отношение сигнал/шум)=70 дБ и SINAD (отношение сигнал/шум+искажение)=60 дБ по каналам измерения напряжения (3 канала) и тока (3 канала). По этим каналам измеряются мгновенные и действующие (среднеквадратичные, RMS) значения напряжений и токов. Полоса пропускания этих каналов - 2 кГц. Скорость преобразования - 8 kSPS (8000 оцифрованных значений в секунду).

По расчетам у меня получается, что эффективная разрядность данного АЦП (ENOB) = 9,7 бит. Может ли быть такое? Я что-то не понимаю?

Share this post


Link to post
Share on other sites

И что Вас смущает: эффективная разрядность это, грубо говоря, сколько правильных бит в измерении и эта величина не может быть больше чем SINAD, который у Вас 60 дб.

Это 1\1000.

Share this post


Link to post
Share on other sites
И что Вас смущает: эффективная разрядность это, грубо говоря, сколько правильных бит в измерении и эта величина не может быть больше чем SINAD, который у Вас 60 дб.

Это 1\1000.

Меня смущает, что из 24 бит правильных всего 9,7. Это нормально? Зачем такой АЦП вообще?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Меня смущает, что из 24 бит правильных всего 9,7. Это нормально? Зачем такой АЦП вообще?
Опять путаница понятий между точностью и разрешающей способностью?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Опять путаница понятий между точностью и разрешающей способностью?

Путаницы у меня с этими понятиями нет. Просто тогда о чем говорит ENOB? Можно ли его улучшить или это данность (такая зашумленность измеряемых каналов)?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Просто тогда о чем говорит ENOB? Можно ли его улучшить или это данность (такая зашумленность измеряемых каналов)?

 

SINAD (отношение сигнала к шуму и искажениям):

Отношение среднеквадратичноrо значения амплитуды сигнала к среднему значению корня из суммы квадратов (RSS) всех остальных составляющих спектра, включая гармоники, но исключая постоянную составляющую.

 

ENOB (Эффективная разрядность): ENOB = (SINAD -1,76дБ) /6,02 дБ .

Share this post


Link to post
Share on other sites
SINAD (отношение сигнала к шуму и искажениям):

Отношение среднеквадратичноrо значения амплитуды сигнала к среднему значению корня из суммы квадратов (RSS) всех остальных составляющих спектра, включая гармоники, но исключая постоянную составляющую.

 

ENOB (Эффективная разрядность): ENOB = (SINAD -1,76дБ) /6,02 дБ .

Да, так и было у меня посчитано 9,7 бит. Мне казалось, что SINAD = 60 дБ нормально для 10-12 разрядного АЦП, 90 дБ - для 16-разрядного, 100-110 дБ - для 20-24-разрядного. Так получается, если считать по этой формуле и смотреть АЦП соответствующей разрядности таких производителей, как Analog Devices, Maxim и др.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Кстати, вопрос о разрешающей способности не так прост. Учитывать все шумы, кроме шумов квантования, при этом или нет? Ведь вроде бы при уровнях шумов, порожденных не дискретизацией, выше уровня шумов квантования децибелла на 3, определение разрешающей способности ЦАП/АЦП через разрадность начинает терять смысл. Разные производители ИМС относятся к этому по разному.

Share this post


Link to post
Share on other sites
По расчетам у меня получается, что эффективная разрядность данного АЦП (ENOB) = 9,7 бит. Может ли быть такое? Я что-то не понимаю?

Может.

Вы что-то не понимаете. ;)

Читайте внимательнее даташиты:

Less than 0.1% error in active and reactive energy over a dynamic range of 1000 to 1 at TA = 25°C

Т. е. даже при минус 60дБ входного сигнала обеспечивается 0.1% ошибки.

Edited by alexkok

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я не спец по этим микросхемам, но мне кажется, здесь дело немного в другом. Точность 0.1% в динамическом диапазоне от 1 до 1000 это точность конечного результата, который получается после цифровой обработки выхода АЦП и не по одному отсчету (хотя и здесь далеко не 24 бита). Выход сигма-дельта модулятора однобитный, а сколько разрядов (имеется ввиду не эффективных, а полных) будет на выходе АЦП зависит от цифрового фильтра. Вероятно, либо взято готовое решение фильтра от другого чипа сигма-дельта АЦП, либо готовые блоки цифровой обработки, которые работают с 24-битной арифметикой.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Читайте внимательнее даташиты:

 

Т. е. даже при минус 60дБ входного сигнала обеспечивается 0.1% ошибки.

Т.е выходит что динамический диапазон у него 120дб, а SINAD=60дб. Хммм

Share this post


Link to post
Share on other sites
Читайте внимательнее даташиты:

 

Less than 0.1% error in active and reactive energy over a dynamic range of 1000 to 1 at TA = 25°C

 

Т. е. даже при минус 60дБ входного сигнала обеспечивается 0.1% ошибки.

Можно ли отождествлять точность измерения активной и реактивной энергии данным АЦП с точностью измерения токов и напряжений (их мгновенных и действующих значений)? Тем более понятие точности измерения АЦП является комплексным, т.е. в него входит целый набор компонент-ошибок: Offset and Gain Error, SINAD, внешний или внутренний опорный источник используется + соответствующие отклонения от эталонного значения, температурный дрейф опорного источника и др. Мне как раз и хочется разобраться с полной точностью данного АЦП: как ее считать? Поэтому иду по перечисленным компонентам, пытаюсь оценить степень вклада каждого из них в полную ошибку.

Интересным является то, что если взять за эффективную разрядность АЦП 10 бит, то оставшиеся 13 бит - это возможный шум (+1 бит под знак). В итоге по расчетам (2^13/2^23)*100% получается ошибка в 0.1% ;)

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Интересным является то, что если взять за эффективную разрядность АЦП 10 бит, то оставшиеся 13 бит - это возможный шум (+1 бит под знак). В итоге по расчетам (2^13/2^23)*100% получается ошибка в 0.1% ;)

Что для счётчика электроэнергии выглядит, имхо, вполне достаточным. Мне вообще непонятно, зачем в нём изначально заложена такая разрядность и такая частота сэмплирования. Рекламный ход?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Мне вообще непонятно, зачем в нём изначально заложена такая разрядность и такая частота сэмплирования. Рекламный ход?

А Вы можете теоретически обосновать, что, к примеру, в два раза меньшей частоты сэмплирования вполне достаточно при любой возможной в реальных условиях форме тока и напряжения для получения точности 0.1%?

Имхо такое обоснование на порядок (как минимум) сложнее, чем обеспечить несколько завышенные параметры.

Я, однако, сомневаюсь, что они завышены.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А Вы можете теоретически обосновать, что, к примеру, в два раза меньшей частоты сэмплирования вполне достаточно при любой возможной в реальных условиях форме тока и напряжения для получения точности 0.1%?

А что Вы называете любой возможной? В "реальных условиях" там, возможно, и мегагерцовые шумы присутствуют в каком-то количестве. Надо их оцифровывать?

Имхо такое обоснование на порядок (как минимум) сложнее, чем обеспечить несколько завышенные параметры.

Я, однако, сомневаюсь, что они завышены.

Несколько? Из 24 разрядов эффективных с натяжкой 10, а частота дискретизации более чем на полтора порядка выше десятой(!) гармоники сети - это несколько?

Я тоже сомневаюсь. Что это имеет какой-то практический смысл....

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this