系統(tǒng)重復性不同于系統(tǒng)精確度。利用系統(tǒng)重復性，您可以對比逐個轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。幫助定義可重復性的規(guī)范就是噪聲。
就單個模擬器件而言，例如：可編程增益放大器(PGA) 或者驅(qū)動放大器的ADC 等，您可以利用比器件帶寬低十倍頻的高頻噪聲密度性能，然后乘以該值，再乘以閉環(huán)帶寬和(p/2)的平方根。(p/2)平方根的倍數(shù)代表器件帶寬以外區(qū)域的噪聲。
Devicerms-RTI-noise = Ö(p/2 * DeviceNOISE@10KHZ)
方程式1: RMS 放大器噪聲
計算系統(tǒng)的總噪聲時，您可以使用一個方和根(RSS) 公式，組合電路輸入端的這些噪聲源。
Noise (RTI) = Ö(PGArms-noise2 + (OPArms noise2 + ADCrms-noise2)/ GAINPGA)
方程式2：總體RMS系統(tǒng)噪聲
如果您僅允許二分之一比特誤差，則您會發(fā)現(xiàn)PGA-SAR 系統(tǒng)使用高達16V/V 的模擬增益才能達到12 比特可重復性性能。請注意，本電路中PGA116 和OPA350 的10kHz rms 噪聲密度為12 nV/ÖHz和5 nV/ÖHz。對ADC 噪聲的貢獻度等于26.9 mVrms。
表1 PGA-SAR 和ΔΣ 系統(tǒng)的基線數(shù)據(jù)加可重復性誤差
PGA-SAR 系統(tǒng)無法使用16V/V 以上的PGA 增益達到12 比特級別的可重復性（參見表1）。那么，Δ-Σ 系統(tǒng)會怎么樣呢？
當談及噪聲時，Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器可讓板設計人員從冗長乏味的模擬計算中解放出來。就我們所使用的器件(ADS1258) 來說，有效分辨率為19.5 比特。在一個5V 系統(tǒng)中，19.5 比特分辨率轉(zhuǎn)換成可重復伏特也就等于12 mVrms的噪聲。無論Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器的過程增益（參見圖1）如何，12 mVrms噪聲級別可應用于轉(zhuǎn)換器所有增益的性能。這與PGA 增益影響噪聲級別的PGA-ADC 電路不同。
如果我們從輸入的角度來研究Δ-Σ 系統(tǒng)，我們便能理解系統(tǒng)最低有效位(LSB) 的大小。過程增益為1 時，RTI 系統(tǒng)LSB 大小等于1.22 mV，且噪聲級別為12 mVrms。隨著過程增益的增加，系統(tǒng)LSB大小下降，同時參考輸入(RTI) 噪聲保持恒定。例如，過程增益為128 時，理論RTI LSB 系統(tǒng)大小為9.54mV，而Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器的噪聲級別仍然為12mVrms。
圖1 24 位Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器的過程增益
如果我們在表1（第6 列和第7 列）所示噪聲方面研究Δ-Σ 轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，我們會看到一個具有高達32 過程增益的較好12 位系統(tǒng)。
PGA-SAR 系統(tǒng)重復性產(chǎn)生了一種12 位現(xiàn)成的解決方案，其模擬增益為1 到16 V/V。Δ-Σ 系統(tǒng)重復性產(chǎn)生了一種過程增益為1 到32 的12 位現(xiàn)成解決方案。在這一評估中，Δ-Σ 系統(tǒng)稍稍勝過PGA-SAR 系統(tǒng)的噪聲性能。
參考文獻
- 《SAR 和Δ-Σ ADC 吞吐時間對比》，作者：Baker, Bonnie。
- 《最佳解決方案帶來精確度》，作者：Baker, Bonnie。
- 《系統(tǒng)決定ADC 選擇還是技術決定ADC 選擇》，作者：Baker, Bonnie。