24位Δ-ΣADC基本原理--读书心得

qhai_yun · 发表于 2012-1-18 21:09

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本帖最后由 hcharlie 于 2012-1-28 17:37 编辑

现今市场上比较时髦的24位AD，是所谓Delta-Sigma型，其基本原理简单说就是采用了一种叫Delta-Sigma或Sigma-Delta电路，可以将输入电压产生的1段积分三角波曲线分解成64，128或256段三角波，提高了积分曲线的线性精度。每一段转为脉宽调制后，可以读取最多16位数高速脉冲，这就是普通16位AD的工作原理，将64~256段（某24位AD采样频率102.4K时取64段，51.2K为128段，25.6K以下256段）脉冲数累加起来最多可得22~24位数，都规整为24位数，其动态范围和精度比16位要高，一般动态范围可达100dB左右，比16位的要高20dB左右，（俗称提高一个数量级）但远达不到24位。24位AD必须每一个通道采用一路AD，而采用16位AD可以通过巡回检测用一路AD完成多路通道的采集工作，所以24位的要贵，尤其是多通道的更贵。
24位高精度AD在振动领域常被用于直接连接IEPE型加速度计，不需要另加可变增益的电荷放大器，就可以得到较大的测量动力范围。它还有一个优点是它一般输出时都配有低通数字滤波，不需另配抗混滤波器。

hcharlie · 发表于 2012-1-25 16:19

本帖最后由 hcharlie 于 2012-1-28 17:36 编辑

24位AD利用较简单的Sigma-Delta模拟电路，用很高的过采样率（64~256倍）采得一位AD，再用较复杂的数字合成和数字滤波技术，将高速一位AD的0，1数字合成为24位数字，Sigma-Delta电路巧妙地将1位AD较大的噪声集中于高频段，被低通数字滤波很好的滤去，从而得到较高的信噪比。256倍的过采样率保证了有超过100dB的信噪比，达到16~18有效位AD的精度。当过采样率减少到128或64倍时，其有效位数和精度要降低一点。
24位AD还有一个特点，由于数字滤波的需要，从开始采集到采集到有效数字需要大概几十个采样周期的延时。
下图为（一阶）Σ-ΔADC和二阶Σ-ΔADC原理图。二阶的比一阶的性能更好，用较少的过采样达到较高的有效位数。

空谷蝶兰 · 发表于 2012-1-29 16:41

有点类似于电机控制中的正弦调制. 两位的学术水平确实高. 从事振动还需要了解这么深广的背景知识, 期待学习你们后面的心得.

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Δ-ΣADC的原理--也是读书心得