14-बिट एडीसी के बिट्स की प्रभावी संख्या

Question

मेरे पास 14-बिट एडीसी है । हालाँकि, डेटाशीट को देखते हुए (पृष्ठ 5 पर तालिका 2 देखें), बिट्स की प्रभावी संख्या (ENOB) हमेशा 12 बिट्स से कम होती है।

मेरा डीएसी 14-बिट एडीसी होने का दावा क्यों कर रहा है जब इसमें केवल 12-बिट सटीकता है? यदि वे व्यर्थ हैं, तो दो अतिरिक्त बिट होने की बात क्या है?

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हालांकि वे एक-शॉट वाइडबैंड सैंपलर में स्कोप की तरह ज्यादा इस्तेमाल नहीं किए जा सकते हैं , वे उन अनुप्रयोगों में सार्थक होते हैं जो एक सॉफ्टवेयर रेडियो जैसे समय के साथ एकीकृत होते हैं। एफपीजीए-आधारित कार्यान्वयन में से एक के साथ मोड को टॉगल करने के लिए मोड मोड को जोड़ना आसान होगा और इनपुट के रूप में 'फोनी' बिट्स के साथ और उसके बाद के फिल्टर के आउटपुट में अंतर देखें।

— क्रिस स्ट्रैटन

इस तरह चिप डिजाइन किया गया है। यहां तक ​​कि अगर आपको 14 बिट डेटा मिलता है, तो आप नोटिस कर सकते हैं कि डेटा के अंतिम मूल्य में उतार-चढ़ाव होगा और इसका कारण शोर बिट्स है। मैंने एक 24 बिट ADC - AD7190 का उपयोग किया है और यह केवल 18 शोर मुक्त बिट्स देता है।

— PsychedGuy

Answer 1

तुम बाँसुरी बजा रहे हो!

14-बिट विपणन बोल रहा है, और हार्डवेयर भी आपको देता है, इसलिए वे कहेंगे कि आपके पास शिकायत करने के लिए कुछ भी नहीं है। डेटशीट में ENOB के ठीक ऊपर यह SINAD (सिग्नल टू शोर और विरूपण) नंबर देता है। यह 72 डीबी है, और 1 बिट 6 डीबी स्तर से मेल खाती है, ताकि 72 डीबी वास्तव में 12 बिट्स हो। 2 सबसे कम बिट्स शोर हैं।

यह डेटा को पुनः प्राप्त करना संभव है जो शोर तल से कम है, लेकिन इसे बहुत अच्छे सहसंबंध की आवश्यकता है, जिसका अर्थ है कि इसे बहुत अनुमानित होना चाहिए।

Comments

ठीक है, नीच, बस मुझे बताओ कि यहाँ क्या गलत है।

— स्टीवन्वह

हो सकता है कि downvoter IC :-) का डिज़ाइनर है

— स्टीवन्वह

@ सिम्पल: जरूरी नहीं। आपके द्वारा उपयोग की जाने वाली किसी भी A / D की डेटाशीट को पढ़ना होगा। ए / डीएस के डिजाइन में बहुत सारे ट्रेडऑफ किए जाने हैं, इसलिए आपको जो मिल सकता है वह व्यापक रूप से भिन्न होगा। कई ए / डीएस + -1 / 2 की गिनती के लिए अच्छे हैं, लेकिन जैसा कि इस उदाहरण से पता चलता है, कुछ नहीं हैं। हमेशा की तरह, DATASHEET पढ़ें।

— ओलिन लेट्रोप

यह "मार्केटिंग स्पीक" नहीं है। वास्तव में यह उच्च प्रदर्शन कन्वर्टर्स पर काफी आम है जैसा कि सॉफ्टवेयर रेडियो, आदि में उपयोग किया जाता है। ऐसे कई अनुप्रयोगों के लिए, सिग्नल प्रोसेसिंग में कुछ बिंदु पर आप फ़िल्टर और नीचे की ओर झुकेंगे, जैसे कि आप पावर स्तर के साथ एक नैरोबैंड सिग्नल का पता लगा सकते हैं, अब तक, ब्रॉडबैंड शोर तल के नीचे (लेकिन आप इसे सॉफ़्टवेयर में करते हैं, जैसे कि आप बैंडविड्थ में कहीं भी इस तरह के फ़िल्टर को एक चर संख्या में रख सकते हैं। कुछ हद तक आपको यह भी मिलेगा कि अगर आप अभी "अविश्वसनीय" से दूर हैं। बिट्स, लेकिन आप उनके बिना उनके साथ बेहतर करते हैं।

— क्रिस स्ट्रैटन

एडीसी की तुलना में संकरी बैंडविड्थ का कोई भी संकेत बेहतर सहसंबद्ध है। आप एक विशेष मामले के रूप में हर रोज की उपयोगिता को खारिज कर रहे हैं।

— क्रिस स्ट्रैटन

Answer 2

मान लीजिए कि एक एडीसी का उपयोग करके एक स्थिर वोल्टेज को यथासंभव सटीक रूप से मापने की इच्छा है, जो प्रत्येक माप के लिए 8-बिट मान लौटाएगा। मान लीजिए कि ADC निर्दिष्ट है, ताकि N का एक कोड सामान्य रूप से (N-0.5) / 100 और (N + 0.5) / 100 वोल्ट के बीच के उतार-चढ़ाव के लिए वापस आ जाएगा (इसलिए उदाहरण के लिए 47 का एक कोड मुख्य रूप से 0.465 और 0.475 में से कुछ का प्रतिनिधित्व करेगा। वोल्ट)। अगर ठीक 0.47183 वोल्ट के स्थिर-स्थिर वोल्टेज को खिलाया जाए तो एडीसी आउटपुट की इच्छा क्या होनी चाहिए?

यदि ADC हमेशा उस मान को आउटपुट करता है जो उपरोक्त परिभाषित सीमा का प्रतिनिधित्व करता है, जिसमें इनपुट गिरता है (इस मामले में 47), तो कोई भी रीडिंग चाहे कितनी भी हो, मान 47 दिखाई देगा। इससे अधिक महीन कुछ भी हल करना असंभव।

मान लीजिए कि इसके बजाय ADC का निर्माण किया गया था ताकि -0.5 से +0.5 तक यादृच्छिक रूप से वितरित "यादृच्छिक" मान को पूर्णांक में परिवर्तित करने से पहले प्रत्येक रीडिंग में जोड़ा गया हो? उस परिदृश्य के तहत, 47.183 वोल्ट का एक वोल्टेज 48, लगभग 18.3% समय की रीडिंग और 47 के 81.7% समय का मान लौटाएगा। यदि कोई 10,000 रीडिंग के औसत की गणना करता है, तो किसी को यह उम्मीद करनी चाहिए कि यह लगभग 47.183 हो। यादृच्छिकता के कारण, यह थोड़ा अधिक या कम हो सकता है, लेकिन यह बहुत करीब होना चाहिए। ध्यान दें कि यदि कोई पर्याप्त रीडिंग लेता है, तो व्यक्ति अपेक्षित सटीकता का एक मनमाना स्तर प्राप्त कर सकता है, हालांकि प्रत्येक अतिरिक्त बिट को रीडिंग की संख्या को दोगुना करने की आवश्यकता होगी।

रैखिक रूप से वितरित डिटेरिंग के ठीक एक एलएसबी में जोड़ना एडीसी के लिए बहुत अच्छा व्यवहार होगा। दुर्भाग्य से, इस तरह के व्यवहार को लागू करना आसान नहीं है। यदि डाइथरिंग को रैखिक रूप से वितरित नहीं किया जाता है, या यदि इसकी परिमाण ठीक एक एलएसबी नहीं है, तो औसत से प्राप्त होने वाली वास्तविक परिशुद्धता की मात्रा गंभीर रूप से सीमित हो जाएगी, चाहे कितने भी नमूने का उपयोग किया जाए। यदि रैखिक रूप से वितरित यादृच्छिकता के एक एलएसबी को जोड़ने के बजाय, एक कई एलएसबी के मूल्य को जोड़ता है, तो दिए गए सटीक स्तर को प्राप्त करने के लिए आदर्श एक-एलएसबी यादृच्छिकता का उपयोग करने की तुलना में अधिक रीडिंग की आवश्यकता होगी, लेकिन सटीकता की अंतिम सीमा जो हासिल की जा सकती है मनमाने ढंग से स्रोत में खामियों को पढ़ने के लिए मनमाने ढंग से संख्या लेने से कम संवेदनशील होगा।

ध्यान दें कि कुछ अनुप्रयोगों में, एडीसी का उपयोग करना सबसे अच्छा है जो इसके परिणाम को कम नहीं करता है। यह उन परिस्थितियों में विशेष रूप से सच है जहां कोई भी सटीक मूल्यों की तुलना में एडीसी मूल्यों में परिवर्तन देखने में अधिक रुचि रखता है। अगर जल्दी से एक +3 यूनिट / सैंपल और +5 यूनिट / सैंपल रेट के बीच के अंतर को हल किया जाए, तो यह जानना महत्वपूर्ण है कि स्थिर-स्टेट वोल्टेज 13.2 या 13.4 यूनिट्स है, नॉन-डीथरिंग एडीसी एक से बेहतर हो सकता है डाइटिंग एक। दूसरी ओर, यदि किसी एकल पठन की अनुमति से अधिक सटीक चीज़ों को मापना चाहते हैं, तो डीथरिंग एडीसी का उपयोग सहायक हो सकता है।

Answer 3

बोनस सबक: आप वास्तव में सटीकता के 14 बिट्स प्राप्त करते हैं , लेकिन सटीकता के केवल 12 बिट्स ।

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"सटीक" के बजाय "रिज़ॉल्यूशन" नहीं होना चाहिए? परिशुद्धता विभिन्न रूपांतरणों में फैली त्रुटि को संदर्भित करती है, और दो एलएसबी पर गौसियन शोर के साथ-साथ 12 बिट भी होगा।

— स्टीवनवह

मैंने जाकर कुछ परिभाषाएँ पढ़ीं, और मुझे विश्वास है कि आप सही हैं। मैं इस वीडियो युग में "संकल्प" से कतराता हूं, लेकिन यह अभी भी सबसे अच्छा शब्द है। मुझे लगता है कि शायद हाई स्कूल में, उन्होंने सटीक रूप से सटीक व्याख्या नहीं की।

— गार्बरी

Answer 4

एक अतिरिक्त चेतावनी ... कभी-कभी आप वास्तव में यादृच्छिकता चाहते हैं ।

उदाहरण के लिए:

क्रिप्टोग्राफिक (सुरक्षा / प्रामाणिकता) के अनुप्रयोगों में, शुद्ध "अभेद्य" यादृच्छिकता की आवश्यकता होती है। कनवर्टर के LSB (शोर तल के नीचे) का उपयोग करना विशुद्ध रूप से यादृच्छिक संख्या उत्पन्न करने का एक त्वरित तरीका है।

जब ADC हार्डवेयर अन्य उद्देश्यों (सेंसर और पसंद) के लिए उपलब्ध है, तो यह सुरक्षित संचार को बीजने का एक त्वरित और आसान तरीका है। यदि उपलब्ध हो तो इनपुट एम्पलीफायर पर लाभ अधिकतम करके आप प्रभाव को बढ़ा सकते हैं (कई MCU इस तरह की सुविधा प्रदान करते हैं) और इनपुट को फ्लोट करते हैं।

एडीसी यादृच्छिकता मुख्य रूप से दो भौतिक प्रिंसिपलों से निकलती है: परिमाणीकरण-शोर और थर्मल शोर।

इन प्रभावों का स्थूल स्तर पर एक सीमा है। उदाहरण के लिए, बिट सीमा से पर्याप्त संख्या में गोल होने की आवश्यकता नहीं है और इसलिए कोई परिमाण त्रुटि या यादृच्छिकता का अनुभव नहीं होता है। थर्मल शोर अधिकांश परिदृश्यों में रूपांतरण में अधिक महत्वपूर्ण बिट्स को प्रभावित नहीं करता है।

विस्तार से, आप देख सकते हैं कि रूपांतरण के मापदंडों (नमूनाकरण समय, गहराई, दर, संदर्भ वोल्टेज) को अलग-अलग करने से परिणाम की यादृच्छिकता में परिवर्तन होगा, यादृच्छिकता की दहलीज को स्थानांतरित करके (या तो इसे बढ़ाकर या घटाकर इसे बढ़ाकर कम किया जाएगा) )। इसी तरह का प्रभाव पर्यावरण / प्रणाली के मापदंडों (तापमान, बिजली की आपूर्ति, आदि) को अलग करके पूरा किया जाता है।

उस ने कहा, कई सफल वाणिज्यिक हार्डवेयर यादृच्छिक संख्या जनरेटर इस तकनीक पर भरोसा करते हैं क्योंकि बाहरी प्रभाव, केवल यादृच्छिकता को कम करते हैं - वे किसी भी तरह से इसे खत्म नहीं करते हैं (शारीरिक रूप से असंभव)।

आप अधिक रूपांतरण करके और परिणामों को जोड़कर यादृच्छिकता में कमी के लिए क्षतिपूर्ति कर सकते हैं। बिट-एक्सटेंशन (क्रमिक रूपांतरणों के कम बिट्स) के इस प्रक्रिया का उपयोग STM32 न्यूक्लियो डोंगल, FST-01 (NeuG 1.0 सहित), LE Tech के Grang परिवार के उपकरणों, और कई अन्य लोगों में किया जाता है।

Grang डिवाइस 400 मिलियन से अधिक रूपांतरण प्रति सेकंड (1 बिट प्रति रूपांतरण) में परिवर्तित करके बिट्स उत्पन्न करते हैं। यदि आप पर्याप्त रूपांतरण करते हैं तो आप पर्यावरणीय परिस्थितियों के बावजूद भी उच्च यादृच्छिकता की गारंटी दे सकते हैं।

Comments

यह मानना ​​बहुत बुरा है कि एडीसी शोर एक अच्छा यादृच्छिक शोर स्रोत है। यह पूरी तरह से संभावना है कि यह सर्किट, आईसी तापमान, और कई अन्य चीजों में चल रहे अन्य सामान से संबंधित है। यदि आपको वास्तविक यादृच्छिकता की आवश्यकता है, तो सुनिश्चित करें कि आप अपने स्रोत का परीक्षण करें!

— कॉनर वुल्फ

"अपने स्रोत का परीक्षण" किसी भी योजना में एक स्पष्ट आवश्यकता है । हालांकि, यह कोई मतलब नहीं है "एक बहुत बुरा विचार" ... भले ही तापमान से संबंधित हो। यह केवल यादृच्छिकता को कम करता है, इसे समाप्त नहीं करता है। आप बिट-एक्सटेंशन (क्रमिक रूपांतरणों के कम-बिट) द्वारा क्षतिपूर्ति कर सकते हैं।

— DrFriedParts

मैंने कहा कि यह एक बुरा विचार है , सामान्य तौर पर बुरा विचार नहीं है। यदि आप अपने एडीसी शोर स्रोत की यादृच्छिकता का पूरी तरह से परीक्षण करते हैं और यह जांच करता है, तो मेरे पास इसके मुद्दे नहीं होंगे।

— कॉनर वुल्फ