อะไรคือความแม่นยำสูงสุดที่ทำได้สำหรับ ADC

ฉันกำลังดู Digikey เมื่อวันก่อน (ไม่ใช่คุณ?) และฉันก็สะดุดกับ ADC 32 บิตบางตัวมีข้อเสนอจาก Linear, TI และ Analog มีสิ่งหนึ่งที่โดดเด่น AD7177 จากอะนาล็อกซึ่งระบุไว้ในตารางที่ 7 ในหน้า 19 ของแผ่นข้อมูลที่ 5 ตัวอย่างต่อวินาทีมีจำนวนบิตที่มีประสิทธิภาพ 27.5 บิต (และเสียง RMS ที่ 50 นาโนโวลต์ ) ในทางตรงกันข้ามแน่นอนว่าความแม่นยำนั้นแย่กว่ามาก แต่ก็ยังดี

สิ่งนี้ทำให้ฉันสงสัยว่าถ้า ADC ราคาถูกที่ค่อนข้างแพงสามารถเข้าถึง ENOB ขนาด 27.5 บิต ...

ENOB สูงสุดที่เคยประสบความสำเร็จคืออะไร? ไม่ว่าจะเป็นใน IC แบบบูรณาการที่ยอดเยี่ยม, อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่มีราคาแพงอย่างโง่เขลา, แอมพลิฟายเออร์แบบล็อคอิน? มีใครเคยเอาชนะความแม่นยำ 27.5 บิตหรือไม่

[แก้ไข] คำอธิบายเล็กน้อยฉันไม่ได้ต้องการซื้อ / สร้างหรือรับอุปกรณ์เช่นนี้ฉันแค่อยากรู้ว่าสถานะของศิลปะในปัจจุบันคืออะไรนาฬิกาอะตอมที่ทันสมัยมีความไม่แน่นอน 3x10-18 (3 quintillionths) โวลต์มิเตอร์ทางวิทยาศาสตร์สมัยใหม่นั่งอยู่ตรงไหน?

คำนิยามจากWiki : -

จำนวนบิตที่มีประสิทธิภาพ (ENOB) เป็นการวัดช่วงไดนามิกของตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล (ADC) และวงจรที่เกี่ยวข้อง ความละเอียดของ ADC ถูกกำหนดโดยจำนวนบิตที่ใช้เพื่อแสดงค่าอะนาล็อกในหลักการให้ระดับสัญญาณ 2 ^ N สำหรับสัญญาณ N-bit

อ้างจากAtmel : -

ในกรณีส่วนใหญ่ความละเอียด 10 บิตก็เพียงพอ แต่ในบางกรณีต้องการความแม่นยำที่สูงกว่า เทคนิคการประมวลผลสัญญาณพิเศษสามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงความละเอียดของการวัด โดยใช้วิธีการที่เรียกว่า 'Oversampling and Decimation' ความละเอียดสูงอาจทำได้โดยไม่ต้องใช้ ADC ภายนอก

Oversampling - รับ 4 ตัวอย่างที่ต่อเนื่องกันและรวมเข้าด้วยกันเพื่อรับความละเอียดเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งบิต ใช้ 18 บิต ADC มาตรฐานที่เป็นธรรมและสุ่มตัวอย่าง 256 เพื่อรับ ADC 22 บิต เกินขนาดอีก 256 ครั้งเพื่อรับ ADC 26 บิต

คุณเห็นไหมว่ามันกำลังจะเกิดอะไรขึ้น?

หากมีสัญญาณรบกวนและทำให้สัญญาณเกิดความผิดพลาดคุณสามารถทำให้ ADC ใด ๆ มีบิตเพิ่มหนึ่งบิตโดยเฉลี่ย / การทำลาย 4 ตัวอย่างดังนั้นค่าเฉลี่ยมากที่สุดเท่าที่คุณต้องการได้รับความละเอียดสูงกว่า แต่เห็นได้ชัดว่า ความถูกต้อง

ENOB สูงสุดที่เคยประสบความสำเร็จคืออะไร?

คุณต้องการให้มันเป็นอย่างไร

เชิงอรรถ - sigma delta ADC ทำสิ่งที่ฉันได้อธิบายไว้ข้างต้นยกเว้นมันจัดการกับเสียงรบกวนของแถบความถี่ได้ดีกว่ามากและดังนั้นจึงได้รับผลตอบแทนที่ดีขึ้นเมื่อบิตเพิ่มขึ้นต่อตัวอย่างที่แปลงแล้วโดยเฉลี่ย (หรือถูกทำลาย)

มันใช้เพียง 1 บิต ADC (ตัวเปรียบเทียบ) ดังนั้นเทคนิคนี้จึงใช้งานได้อย่างชัดเจน แต่ไม่จำเป็นต้องใช้ ADC ขนาด 1 บิต ทุกอย่างเกี่ยวกับการกรองสัญญาณรบกวน: -

เสียงจาก sigma delta ADC นั้นสูงขึ้นเรื่อย ๆ ที่ความถี่สูงขึ้นเนื่องจากการใช้ integrator ในเส้นทางสัญญาณ - สิ่งนี้จะส่งเสียงรบกวนให้อยู่ในระดับต่ำที่ความถี่ต่ำและหลังจากการกำจัดสิ่งนี้ให้ผลประโยชน์สุทธิเมื่อเทียบกับแบบทั่วไป ADC ที่สุ่มตัวอย่างมากเกินไปและถูกทำลาย

เป็นไปได้ที่จะได้รับความละเอียดที่มีประสิทธิภาพ 32- บิตด้วย LTc (อุณหภูมิวิกฤตต่ำ) DC SQUID (อุปกรณ์การเหนี่ยวนำควอนตัมที่ยิ่งยวด) โดยใช้เทคนิคดิจิตอล / อะนาล็อกไฮบริดที่ทำงานได้ดี ไม่กี่ RMS เสียงรบกวนและการพูด, +/- 10000ช่วง 32 บิตให้กับแบนด์วิดธ์และความถี่ 1Hz มุม 0.3Hz กระแสวิกฤตที่แท้จริงที่เกิดขึ้นอย่างน้อยก็จะมีลำดับความสำคัญสูงกว่าดังนั้นอาจมีบิตอีกเล็กน้อยΦ $\mu\Phi_0$$\Phi_0$

ดีสำหรับการทำ picovoltmeters และเช่น ชนิดของแพงและไม่สะดวกเพราะสภาพแวดล้อม 4K

Texas Instruments มี ADC ที่มีความละเอียด 31 บิต ADS1282มีมากถึง 4000 ตัวอย่างต่อวินาทีในช่วงอุณหภูมิอุตสาหกรรม (-40 C + 85 C) เพียง ~ $ 40 ในปริมาณ 1,000. อย่างไรก็ตาม, ต้องทำงานจริงๆ, ยากมากที่จะทำให้เสียงส่วนหน้าของอนาล็อกลดลงถึงระดับความละเอียดนั้น, แม้ว่าค่าเฉลี่ยแบบเลื่อนบางอย่างอาจช่วยค่าใช้จ่ายของอัตราการสุ่มตัวอย่างและ / หรือแบนด์วิดท์