核心内容摘要
TheAlgorithms/Python项目迁移：在PyTorch环境中测试算法性能
ADS131A04 是一款高精度、同步采样的 24-bit $\Delta\Sigma$ 型 ADC具有极高的动态范围和极低的噪声要求。
而 LM358 是一款通用型、廉价的运算放大器在精度和速度上完全无法匹配 24-bit ADC 的性能需求。
为什么 LM358 会“拖累” ADS131A04如果使用 LM358你会发现 ADC 的 24 位性能缩水成 12 位甚至更低原因主要有以下几点噪声水平NoiseLM358 的输入电压噪声非常大约 $40nV/\sqrt{Hz}$。
24-bit ADC 需要极其静默的前端LM358 的噪声会直接淹没 ADC 的有效位数ENOB。
失调电压与温漂Offset DriftLM358 的失调电压通常在毫伏mV级别且随温度漂移严重。
对于 24-bit 系统我们需要的是微伏$\mu V$级别的精度。
总谐波失真THDLM358 的线性度较差会导致信号失真破坏高精度采样的频谱纯度。
驱动能力$\Delta\Sigma$ ADC 的输入端通常有开关电容结构会在采样瞬间产生“反冲电流”。
LM358 的带宽和转换速率Slew Rate太低无法在采样时间内建立稳定的电压。
推荐的运算放大器选型驱动 24-bit ADC你需要具备低噪声、低失调、高带宽特性的精密运放。
以下是 TI 官方及行业内常用的匹配方案A. 全差分放大器最佳选择ADS131A04 是全差分输入使用全差分放大器FDA可以获得最佳的抗共模干扰能力和信号完整性。
THS4551极低噪声、低功耗是高精度 ADC 驱动器的“黄金标准”。
THS4521较低功耗的选择。
B. 精密精密型运放单端转差分或缓冲如果你使用两个运放构建差分驱动或者前端信号较慢OPA1612 / OPA1611极低噪声$
1nV/\sqrt{Hz}$虽然常用于音频但在直流精度上也表现极佳。
OPA2211经典的超低噪声精密运放。
OPA350 / OPA320适合作为电荷启动缓冲器具有极佳的输出建立特性。
OPA2188OPA827 / OPA828 如果你的传感器输出阻抗很高需要 JFET 输入型运放来避免偏置电流误差输入偏置电流 pA 级别远低于上述两款。
噪声 4 nV/Hz在 JFET 运放中属于顶级水准。
优点 兼顾了高阻抗输入和极低噪声。
典型的驱动电路结构在运放和 ADC 之间必须加入一个RC 滤波器抗混叠滤波。
这不仅是为了滤除高频噪声更重要的是为 ADC 内部的开关电容提供电荷缓冲。