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40 DESIGN&ELEKTRONIK 13 2020 www designelektronik de Bild 14 Ausgangsdatenrate ODR in Abhängigkeit der effektiven Zahl der Bits ENOB Powermanagement Analogtechnik Bild 13 Spektrale Rauschdichte für die verschiedenen Rauschanteile des Systems Eingangssignale mit geringer Bandbreite In den Baustein ist ein programmierbarer digitaler Tiefpassfilter integriert bei dem die Anwender die Ausgangsdatenrate Output Data Rate ODR von 5 SPS Sample pro Sekunde bis 10 kSPS einstellen können Die beim Design des aktiven Tiefpasses Bild 11 verwendeten Komponenten waren zwei Operationsverstärker vom Typ ADA4522-1 ein Operationsverstärker OPV vom Typ AD797 SMDWiderstände mit 25 ppm Genauigkeit oberflächenmontierbare VielschichtKeramikkondensatoren MLCCs und ein Folienkondensator von Wima mit 10 µF Der ADA4522 ist ein Railto-Rail-OPV mit einer breitbandigen Rauschdichte von 5 8 nV Hz und einem Flickerrauschen von 177 nV Spitze zu Spitze Der AD797 ist ein rauscharmer Operationsverstärker mit einer breitbandigen Rauschdichte von 0 9 nV Hz einem Flickerrauschen von 50 nV Spitze zu Spitze einer Anstiegsgeschwindigkeit von 20 V µs und einer Verstärkungsbandbreite von 100 MHz wodurch er sich für die Ansteuerung eines A-D-Wandlers eignet Um die Leistungsfähigkeit bei Verwendung des LTC6655LN mit einem AD7177-2 korrekt beurteilen zu können ist eine Gleichspannungsquelle mit einem Gesamtrauschen erforderlich das geringer ist als das der ADC-Spannungsreferenz und des ADC-Rauschens Daher wurde eine ideale Quelle verwendet nämlich eine 9-VBatterie Bild 12 ■ Filter im Vergleich Bild 13 zeigt die spektrale Rauschdichte Bild 14 die Ausgangsdatenrate ODR im Vergleich zur ENOB wobei der VREF-Eingang des AD7177-2 zum einen an einen LTC6655LN mit passivem RC-Tiefpass NRKondensator 10 µF zum anderen an einen aktiv gefilterten LTC6655LN angeschlossen Bild 12 Eine 9-V-Batterie diente als ideale Gleichspannungsquelle war Eine Übersicht über den Vergleich der spektralen Rauschdichte bei 1 kHz enthält Tabelle 4 Sowohl Bild 13 als auch Bild 14 zeigen zwei wichtige Bereiche Bereich Aund Bereich B Das Diagramm der spektralen Rauschdichte in Bild 13 zeigt im Bereich Adass bei einer Ausgangsdatenrate ab 500 SPS und höher sowohl das gefilterte Eingangsquellenrauschen des LTC6655 SFG Noise blau als auch das Rauschen der ADC-Gleichspannungsquelle DC Source Noise grün deutlich geringer sind als das des ADCs ADC Noise violett Daraus ergibt sich die geringste Abweichung von der durch den ADC erreichbaren maximalen Leistungsfähigkeit wie im Bereich Ain Bild 14 dargestellt Die wichtigste Erkenntnis auf der Grundlage der Ausgangsdatenrate im Verhältnis zur ENOB und der Darstellung der spektralen Rauschdichte ist dass im Bereich Ader Anstieg des gesamten integrierten Rauschens Effektivwert verhindert dass die Signalkette eine Messauflösung von 25 Bit erreicht Im Bereich Bzeigt der Graph der spektralen Rauschdichte Bild 13 dass das Flickerrauschen der drei SpannungsreferenzOptionen und der Gleichstromquelle steigt und das Rauschen der Gleichstromquelle grüne Linie das Rauschen des Gesamtsystems dominiert Dieser Anstieg des Flickerrauschens innerhalb des Bereichs Berklärt den Anstieg der Abweichung der ENOB zwischen der gemessenen Performance und