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ADC中的集成式容性PGA:重新定义性能-原理图|技术方案

接线图 2024年04月22日 18:19 136 admin

ADI专利的容性可编程增益放大器(PGA)相比传统的阻性PGA具有更佳的性能,包括针对模拟输入信号的更高共模电压抑制能力。

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本文描述了斩波容性放大器的工作原理,强调了需要放大传感器小信号至接近供电轨——比如温度测量(RTD或热电偶)和惠斯登电桥——时,此架构的优势。

 

Σ-Δ型模数转换器(ADC)广泛用于传感器具有较小输出电压范围和带宽的应用中(比如应变计或热敏电阻),因为这种架构提供高动态范围。具有高动态范围是因为,相比其它ADC架构,它具有低噪声性能。

 

Σ-Δ型转换器基于两条原理工作:过采样和噪声整形。当ADC对输入信号进行采样时,独立于采样频率的量化噪声会在直到采样频率一半的整个频谱内扩散。因此,如果输入信号以比奈奎斯特理论所推导出的最小值高很多的频率采样,则目标频段内的量化噪声下降。

 

图1显示了不同采样频率下的量化噪声密度示例。

 

ADC中的集成式容性PGA:重新定义性能-原理图|技术方案  第1张

图1.不同采样频率下,频率范围内的量化噪声密度。

 

一般而言,对于特定的目标频段,每2个过采样系数就会使动态范围改善3 dB(假定为白噪声频谱)。Σ-Δ型转换器的第二个优势是噪声传递函数。它将噪声整形至更高频率(如图2所示),进一步降低了目标频段内的量化噪声。

 

ADC中的集成式容性PGA:重新定义性能-原理图|技术方案  第2张

图2.Σ-Δ噪声整形。

 

此外,Σ-Δ架构可能集成数字滤波器,用来移除目标频段外的量化噪声,实现出色的动态范围性能,如图3所示。

 

ADC中的集成式容性PGA:重新定义性能-原理图|技术方案  第3张

图3.LPF之后的量化噪声。

 

输入缓冲器

过采样架构的缺点之一是,相比其它采样频率较低的架构,驱动Σ-Δ型调制器的输入缓冲器要求可能会更严格。采集时间变得更短,因此缓冲器需要更高带宽。现代Σ-Δ型转换器片上集成输入缓冲器,最大程度简化使用。

 

此外,在检测系统中,为检测元件提供具有高精度的极高输入阻抗对于测量精度而言极为关键。这使得输入缓冲器的要求更为严格了。

 

集成输入缓冲器还有其它挑战。Σ-Δ型调制器可在低频率时提供极低噪声,但所有其它元件(比如输入缓冲器)都会使热噪声增加,而更严重的则是低频闪烁噪声,如图4所示。

 

ADC中的集成式容性PGA:重新定义性能-原理图|技术方案  第4张

图4.闪烁噪声。

 

此外,缓冲器失调也可能增加总系统误差。通过系统校准可以补偿失调,但如果失调漂移相对较高,那么这种方式就无法实现,因为每次工作温度发生改变都会要求系统重新校准,以补偿缓冲器失调。


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揭秘显示器奸商的宣传花招                                                                                                           

根据液晶显示器的显示特性逐渐有了各种具体的规范及衡量标准,其中画面的对比度是很重要的一大参数,指的是一幅图像中区域最亮和最暗地方的亮度对比,一开始是衡量一款显示器的有效数据被广大用户所看重。

 

如今显示器对比度的标值从1000:1飙升到数千万:1,一开始的对比度是同一幅画面测出的数据,后来的数千万:1是不同画面测试的“动态对比度”,对比度一飞冲天,甚至虚标数值都成了显示器行业普遍现象。

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厂商在测试动态对比度的时候一般提升全白场景的亮度,普遍给背光灯管加电压,甚至更换高亮度背光灯管、增加灯管数量,不过当亮度的提升到达一个上限的时候,相较于提高亮度,再次降低全黑画面亮度就能达到数千万:1的不同画面测试的“动态对比度”。

 

高分给我们带来更好的视觉体验                                                                                                     

超高分是目前显示器的另一大值得吐槽的参数,4K、5K显示器大量铺市,8K显示器目前正在铺市的路上,高分辨率能够给我们带来更好的视觉体验,但是应该是在一定限度之内的,这个限度一般是用像素密度来断定。 

 

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但是除了像素密度,我们感性化的判断一般是靠观看距离、屏幕尺寸和显示分辨率,将不同液晶区别对待,比如27英寸的我们认为2K足矣,更大尺寸则建议4K分辨率,当然这些建议在高端玩家面前还有待商榷。

 

因为就目前的硬件发展水平而言,LOL、DOTA2这类团队竞技游戏,在开启高画质后发起一波团战中可能会造成画面的不流畅,频繁掉帧掉线是可能出现的事情,厂商为了尽量避免此类现象一般不会将分辨率盲目提升。


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