ADS127L11采集板设计框图如下:
采集板从ADC输入短接,采集板信号输入端口短接,不同放大倍数等条件下评估做的这块ADC板的噪声水平。
只测了12.5khz,25khz,50khz,100khz。
1、Vp—Vn短接
| 采集系统噪声性能评测,ADC引脚输入短接 | |||||||||
| 数据输出速率 | std / bit | P-P / bit | P-P / uV | 实测noise / uVrms | 官方noise / uV rms | Noise Free Bit | 实测ENOB | 官方ENOB | 滤波类型 |
| 12.5khz | 4.64 | 34 | 10.13 | 1.53 | 1.4 | 18.9129344 | 21.6 | 22.5 | sin4 |
| 25khz | 6.6 | 48 | 14.3 | 2.17 | 1.98 | 18.41555342 | 21.1 | 22 | sin4 |
| 50khz | 9.19 | 62 | 18.47 | 2.80 | 2.8 | 18.0463847 | 20.8 | 21.5 | sin4 |
| 100khz | 12.9 | 92 | 27.41 | 4.15 | 3.9 | 17.47686624 | 20.2 | 21 | sin4 |
从表中可以看出,实测的ENOB值比官方给的数据要小个1bit左右,还能接受。
2、 信号链前端输入短接,Vin+——Vin-短接,放大器增益设置为Gain=3
| 采集系统噪声性能评测,信号前端短接,增益=3 | |||||||||
| 数据输出速率 | std / bit | P-P / bit | P-P / uV | 实测noise / uVrms | 无放大 实测noise / uVrms | 无噪声分辨率 | 实测ENOB | 无放大 实测ENOB | 滤波类型 |
| 12.5khz | 4.83 | 36 | 10.72 | 1.6 | 1.53 | 18.8 | 21.6 | 21.6 | sin4 |
| 25khz | 6.62 | 48 | 14.3 | 2.2 | 2.17 | 18.4 | 21.1 | 21.1 | sin4 |
| 50khz | 9.33 | 68 | 20.26 | 3.1 | 2.80 | 17.9 | 20.6 | 20.8 | sin4 |
| 100khz | 13.2 | 96 | 28.6 | 4.3 | 4.15 | 17.4 | 20.1 | 20.2 | sin4 |
Gain=3时的结果是和没有放大时的噪声性能对比,评估一下信号放大链路引入的噪声量。从uVrms和ENOB来看,G=3时放大链路的噪声并不是很大。
3、 信号链前端输入短接,Vin+——Vin-短接,放大器增益设置为Gain=51
| 采集系统噪声性能评测,信号前端短接,增益 = 51 | |||||||||
| 数据输出速率 | std / bit | P-P / bit | P-P / uV | 实测noise / uVrms | 无放大 实测noise / uVrms | 无噪声分辨率 | ENOB | 无放大 实测ENOB | 滤波类型 |
| 12.5khz | 7.27 | 50 | 14.9 | 2.26 | 1.53 | 18.4 | 21.1 | 21.6 | sin4 |
| 25khz | 8.56 | 62 | 18.47 | 2.80 | 2.17 | 18.0 | 20.8 | 21.1 | sin4 |
| 50khz | 10.98 | 78 | 23.24 | 3.52 | 2.80 | 17.7 | 20.4 | 20.8 | sin4 |
| 100khz | 13.94 | 100 | 29.8 | 4.52 | 4.15 | 17.4 | 20.1 | 20.2 | sin4 |
Gain=51时的结果依然是和没有放大时的噪声性能对比,评估一下信号放大链路引入的噪声量。uVrms有些许增加,uVrms的增加仅仅是让ENOB的值减小了0.5bit左右。信号链路的放大并没有太多的引入噪声,确实让我很惊喜,这可以充分发挥ADC的性能。
G=51,速率=100khz时的ENOB=20.1,和官方手册中无放大时的ENOB=21,仅仅<1bit,一般高分辨率的ADC,速率越快ADC的ENOB值就会衰减的越快,速率和分辨率兼得是很难的,这个采集板的表现我很满意。
4、和其他几款高分辨率ADC比较
表格里比较的无噪声分辨率(Noise Free Bit),没有比较ENOB,无噪声分辨率越高,ENOB也越高。ADS127L11的无噪声分辨率是实测的,其余两款ADC无噪声分辨率是datasheet中给出的。
| 型号 | 分辨率bit | 数据输出速率 | 无噪声分辨率 | 数据输出速率 | 无噪声分辨率 | 数据输出速率 | 无噪声分辨率 | 数据输出速率 | 无噪声分辨率 | 数据输出速率 | 无噪声分辨率 | 数据输出速率 | 无噪声分辨率 | 数据输出速率 | 无噪声分辨率 |
| AD7190 | 24 | 60hz | 20.5 | 300hz | 19.5 | 960hz | 18.5 | 2400hz | 14.5 | 4800hz | 11.5 | ||||
| ADS1263 | 32 | 60hz | 22.1 | 400hz | 20.4 | 1200hz | 19.5 | 2400hz | 19 | 4800hz | 18.5 | 19200hz | 17.2 | 38200hz | 12.6 |
| ADS127L11 | 24 | 80hz | 21.4 | 400hz | 20.6 | 1000hz | 20.19 | 2000hz | 19.6 | 4000hz | 19.19 | 25000hz | 18.4 | 50000hz | 17.9 |
从表格中可以看出ADS127L11这款ADC速率越高分辨率衰减越慢。非常适合既要速率又要保证分辨率的应用。