典型的信号收集链路会包括扩大器,ADC 这些核心部件,依据实践的需求或许会有模仿开关一类的完成多路信号采样。一般扩大器的噪声会有针对不同扩大拓扑结构的核算办法,由噪声密度在等效带宽内积分而成,然后运用TINA-TI这种仿真东西完成噪声的仿真与验证。
一般在高精密体系里边,噪声是弱小的,比方下面的一个典型的扩大电路,TINA-TI的仿真成果是噪声为300uVrms, 示波器关于这样的噪声丈量是力不从心的。本文运用TI高功能的ADC的点评板, 像ADS127L01,结合Matlab的核算,来对扩大器的噪声进行一个点评。
图(1)测验电路与仿真噪声
经过高精密的ADC去收集运放的输出噪声,能够运用几个表征ADC噪声功能的办法,STDEV,直方图和快速傅立叶改换。STDEV便是离散数据的噪声有用值,FFT经过累加各频率的重量,也能够核算出噪声的有用值,直方图用于调查样本的散布状况。
运放的噪声和ADC的噪声是相对独立的,能够经过噪声均方根的办法叠加。这样,就将运放噪声的有用值与点评ADC噪声功能的办法联系起来了。
由上式能够看出,要用ADC点评扩大器的噪声,需求丈量两组数据,一组是ADC自身的噪声,一组是连接上扩大器的噪声。
咱们用ADS127L01的点评板收集两组数据,然后别离运用matlab函数求解制作STDEV, 直方图和履行快速傅立叶改换。下面来看一个详细运用到的matlab函数:
Avg = mean(num); % 求解样本NUM中的平均值
Std = std(num); % 求解样本NUM的STDEV,便是RMS值
hist(num,20); % 将样本NUM的散布依照直方图绘出
y = fft(num,32768,1); % 对样本NUM进行FFT
y1 = abs(y) / 16384; % 求解频谱重量的幅值
power = y1.^2 * 0.5; % 求解频谱重量的功率
TotalN = sqrt(***(power)); % 将噪声频谱累加
图2 为仅ADC噪声剖析,左上角为ADS127L01点评板采样的原始样本,右下角为对样本做FFT后对各噪声重量的累加。
经过Matlab剖析样本,得到样本的STDEV 为28.5uVrms。FFT剖析做累加,得到了相同的成果,噪声有用值为28.5uV。
图(2)ADC噪声剖析
图(3)为运用ADS127L01点评板收集图(1)所示电路的噪声剖析,相同左上角为原始样本,右下角为对样本做FFT后对各噪声重量的累加。
经过Matlab剖析样本,得到样本的STDEV 为263uVrms。FFT剖析做累加,得到了相同的成果,噪声有用值为263uV。
图(3)ADC+扩大器噪声剖析
依据噪声的叠加原理,图(1)所示扩大电路实践丈量噪声为261uVrms,仿真的成果为300uVrms。
本文经过一个实践的比如演示了怎么运用高精密ADC点评扩大器的噪声功能,试验成果与仿真成果共同,而且供给了典型的matlab函数,运用STDEV, 直方图,FFT对ADC收集后的数据,对扩大器进行噪声剖析是一种直观且有用的办法。