¿Cuál es la precisión más alta lograda para un ADC?

Estaba navegando por Digikey el otro día (¿no?) Y me topé con algunos ADC de 32 bits, había ofertas de Linear, TI y Analog. Uno se destacó, el AD7177 de Analog que establece en la Tabla 7 en la página 19 de la hoja de datos que a 5 muestras por segundo tiene un asombroso número efectivo de 27.5 bits (y un ruido RMS de 50 nanovoltios ). Por otro lado, por supuesto, su precisión es significativamente peor, pero aún así.

Esto me hizo preguntarme si un ADC comercial relativamente barato puede alcanzar un ENOB de 27.5 bits ...

¿Cuál es el mayor ENOB jamás alcanzado? ¿Ya sea en un CI súper integrado, una pieza de equipo de laboratorio estúpidamente costoso, un amplificador de bloqueo? ¿Alguien ha superado 27.5 bits de precisión?

[editar] Un poco de aclaración No estoy buscando comprar / construir o adquirir un dispositivo de este tipo , solo tengo curiosidad por saber cuál es el estado actual de la técnica, los relojes atómicos modernos han alcanzado la incertidumbre 3x10-18 (3 quintillones) ¿Dónde se sientan los voltímetros científicos modernos en la escala?

adc analog

— Sam
fuente

@PlasmaHH El hecho de que los relojes atómicos modernos se midan en partes por quintillonésima parte implicaría que hay usos para dispositivos increíblemente precisos.

— Sam

¿Qué tipo de frecuencia de muestreo necesita? La precisión es ilimitada si el tiempo de muestreo es ilimitado. Siga integrando durante una hora y el resultado es bastante preciso.

— PkP

@PkP No estoy buscando ninguna frecuencia de muestreo, solo tengo curiosidad por saber cuál es el registro. Aunque, presumiblemente, en realidad llega un punto en el que está limitado por el dispositivo en sí.

— Sam

'resolución efectiva' (el 27.5) no es lo mismo que ENOB. Cortocircuite la entrada, mida el ruido RMS, divida por el rango de voltaje de escala completa.

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany Así es como dicen que se generó el valor "Los números dados son para el rango de entrada bipolar con una referencia externa de 5V. Estos números son típicos y se generan con un voltaje de entrada diferencial de 0 V cuando el ADC se convierte continuamente en un solo canal." Entonces, referencia de 5V, ruido RMS de 50nV, eso es de 100 millones a 1 (bueno, eso es 26.5 bits pero aún así)

— Sam

Respuestas:

Definición de Wiki : -

El número efectivo de bits (ENOB) es una medida del rango dinámico de un convertidor analógico a digital (ADC) y sus circuitos asociados. La resolución de un ADC se especifica por el número de bits utilizados para representar el valor analógico, en principio dando niveles de señal de 2 ^ N para una señal de N bits

Cita de Atmel : -

En la mayoría de los casos, la resolución de 10 bits es suficiente, pero en algunos casos se desea una mayor precisión. Se pueden utilizar técnicas especiales de procesamiento de señal para mejorar la resolución de la medición. Al usar un método llamado 'Sobremuestreo y decimación', se puede lograr una resolución más alta, sin usar un ADC externo.

Sobremuestreo: tome 4 muestras consecutivas y combínelas para obtener un poco más de resolución; tome un ADC de 18 bits bastante estándar y sobremuestree 256 para obtener un ADC de 22 bits. Sobremuestreo por otras 256 veces para obtener un ADC de 26 bits ...

¿Ves a dónde va esto?

Si el ruido está presente y provoca un oscurecimiento de la señal, puede hacer que cualquier ADC tenga un bit adicional promediando / diezmando 4 muestras, por lo tanto, promedie tantas como desee para obtener una resolución más alta, pero claramente el precio a pagar es un ancho de banda proporcionalmente menor y exactitud.

¿Cuál es el mayor ENOB jamás alcanzado?

¿Qué quieres que sea?

Nota al pie: un ADC sigma delta hace exactamente lo que describí anteriormente, excepto que maneja el ruido fuera de banda mucho mejor y, por lo tanto, obtiene un mejor rendimiento en bits aumentados por muestras convertidas promediadas (o diezmadas).

Solo usa un ADC de 1 bit (un comparador), por lo que claramente esta técnica funciona, pero no tiene que usar un ADC de 1 bit. Se trata de filtrado de ruido: -

El ruido de un sigma delta ADC es progresivamente más alto a frecuencias más altas debido al uso de un integrador en la ruta de la señal; esto obliga a que el ruido sea bajo a bajas frecuencias y, después de la aniquilación, esto genera un beneficio neto en resolución en comparación con solo un convencional ADC que ha sido sobremuestreado y diezmado.

— Andy alias
fuente

A menos que haya un error tipográfico en documentos de TI, probablemente un exponenciación se perdió en copiar y pegar: in principle giving 2N signal levels for an N-bit signal. 2N debe ser 2 ^ N.

— Lorenzo Donati apoya a Monica el

@lorenzo bien visto.

— Andy aka

$\mu\Phi_0$ $\Phi_0$

Bueno para hacer picovoltímetros y similares. Algo costoso e inconveniente debido al entorno 4K.

— Spehro Pefhany
fuente

Lo siento, pero ¿qué quieres decir con esa letra griega en mayúscula de PHI? ¿Es un error tipográfico o alguna constante relacionada con la aplicación específica?

— Lorenzo Donati apoya a Monica el

@LorenzoDonati Es una constante: el flujo magnético cuántico = h / 2e donde h es la constante de Planck y e es la carga en un electrón.

— Spehro Pefhany

¡Sí! Estaba siguiendo los enlaces en el artículo al que te vinculaste. Lo acabo de encontrar aquí: flujo magnético cuántico . ¡Ay! ¡Cosas difíciles! :-D

— Lorenzo Donati apoya a Monica el

Esto supera la capacidad del Turbo Encabulator al variar el ángulo de prensado del brazo dingle y hacer que la tubería tremie quede obsoleta.

— Wossname

@Wossname La parte más difícil fue alinear las paletas de marzel hidrocópticas dentro del criostato.

— Spehro Pefhany

Texas Instruments tiene un ADC con resolución de 31 bits, ADS1282 , con hasta 4000 muestras por segundo, en un rango de temperatura industrial (-40 C + 85 C). Solo ~ $ 40 en cantidad. 1000. Sin embargo, uno necesita trabajar muy, muy duro para que el ruido frontal analógico baje a ese nivel de resolución, aunque algunos promedios deslizantes pueden ayudar a expensas de la frecuencia de muestreo y / o el ancho de banda.

— Ale..chenski
fuente