• ADS127L11采集板系统噪声评估


     ADC参数ENOB、有效分辨率、无噪声分辨率的理解及计算

    ADS127L11采集板设计框图如下:

    标题

           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  / bitP-P / bitP-P / uV实测noise / uVrms官方noise / uV rmsNoise Free Bit实测ENOB官方ENOB滤波类型
    12.5khz4.643410.131.531.418.912934421.622.5sin4
    25khz6.64814.32.171.9818.4155534221.122sin4
    50khz9.196218.472.802.818.046384720.821.5sin4
    100khz12.99227.414.153.917.4768662420.221sin4

    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  / bitP-P / bitP-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
    12.5khz4.833610.721.61.5318.821.621.6sin4
    25khz6.624814.32.22.1718.421.121.1sin4
    50khz9.336820.263.12.8017.920.620.8sin4
    100khz13.29628.64.34.1517.420.120.2sin4

    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  / bitP-P / bitP-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
    12.5khz7.275014.92.261.5318.421.121.6sin4
    25khz8.566218.472.802.1718.020.821.1sin4
    50khz10.987823.243.522.8017.720.420.8sin4
    100khz13.9410029.84.524.1517.420.120.2sin4

           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
    AD71902460hz20.5300hz19.5960hz18.52400hz14.54800hz11.5    
    ADS12633260hz22.1400hz20.41200hz19.52400hz194800hz18.519200hz17.238200hz12.6
    ADS127L112480hz21.4400hz20.61000hz20.192000hz19.64000hz19.1925000hz18.450000hz17.9

    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。 

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