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同步检波器助力精密低电平测量模拟电子技术编制

2020-11-17 21:19:22 | 来源: 凉菜

同步检波器助力精密低电平丈量 - 模拟电子技术 - 电子工程

虽然使用分立式PLL 和乘法器可以实现该系统,但是使用FPGA实现锁定放大器功能会带来多个性能优势。图11 显示了使用FPGA 构建的锁定放大器, 其中前端基于零漂移放大器ADA 和24 位Σ-Δ型ADC AD7175。此应用无需极高带宽,因此可将锁定放大器的等效噪声带宽设置为50 Hz。受测器件为任何可外部鼓励的传感器。放大器配置为具有大小为20 的噪声增益,以充分利用ADC 的满量程范围。虽然直流误差不影响测量,但是最大限度地下降失调漂移和1/f 噪声仍然很才会开车短途旅游重要,因为它们会缩小可用动态范围,尤其是在因欧盟会计规则发生改变放大器配置为高增益的情况下。

ADA 具有2.5 μV 的最大输入失调误差,这意味着采取2.5 V基准电压源时只能使用AD7175 满量程输入范围的10 ppm。ADC后方的数字高通滤波器将滤除所有直流失调和低频噪声。要计算输出噪声,首先应计算AD7175 的电压噪声密度。数据手册给出的噪声规格为5.9 μV rms,测试条件是50 kSPS 输出数据速率、使用sinc5 + sinc1 滤波器且使能输入缓冲器。采用这些设置时的等效噪声带宽为21.7 kHz,这将产生40 nV/√Hz 的电压噪声密度。

ADA4528 的宽带输入噪声为5.9 nV/√Hz,这在输出端表现为118 nV/√Hz,因此总噪音密度为125 nV/√Hz。由于数字滤波器的等效噪声带宽仅为50 Hz,因此输出噪声为881 nV rms。在2.5 V的输入范围内,这会造成系统的动态范围为126 dB。通过调整低通滤波器的频率响应,我们能够以带宽来换取动态范围。例如,如果将滤波器的带宽设置为1 Hz,则动态范围为143 dB,而带宽设为250 Hz 时动态范围为119 dB。

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