ADC ve DAC çözünürlüğü sistem doğruluğunu hangi noktalarda kısıtlar?
PID kontrol döngüsü gibi kapalı döngü sistemlerde ADC sensörü okur, DAC aktüatörü sürer. ADC 8-bit ve sensör aralığı 0-100°C ise: çözünürlük = 100 ÷ 256 = 0,39°C/adım. Döngü 0,39°C'den daha ince osilasyonları düzeltemez. Hedef tolerans ±0,1°C ise en az 10-bit ADC gereklidir: 100 ÷ 1024 = 0,098°C/adım. DAC çıkış çözünürlüğü de aktüatör hassasiyetiyle eşleşmelidir; 12-bit DAC ile 10 V aralığında 2,4 mV/adım elde edilir ve çoğu analog aktüatör için yeterlidir. Çözünürlük gereğinden yüksek seçilmesi maliyet artırır ama tolerans sistemin başka bölümlerince zaten sınırlıysa kazanç sağlamaz.
Yüksek çözünürlüklü ADC gürültü tarafından sınırlanabilir
16-bit ADC teorik çözünürlük 0,0015% tam skala iken giriş sinyalindeki %0,01 gürültü bütün avantajı siler ve etkin bit sayısı (ENOB) 13'e düşer. ENOB = (SINAD − 1,76) ÷ 6,02 formülüyle hesaplanır. İyi güç kaynağı decoupling, diferansiyel ölçüm, toprak düzeni (guard ring), ve aşırı örnekleme (oversampling: N kat örnekleme, sonucu ortalama) ENOB'u artıran pratik yöntemlerdir. Dört kat örnekleme teorik olarak bir ekstra bit kazandırır; 16 örneğin ortalaması iki bit iyileşme sağlar.
Sistem hata bütçesi: ADC/DAC çözünürlüğü tek kaynak değildir
±0,5% toplam doğruluk hedefi için hata bütçesi şu şekilde dağıtılabilir: ADC kuantalama hatası 0,1%, referans gerilim toleransı (TL431 gibi) 0,2%, op-amp ofset sürüklemesi 0,1%, PCB gürültüsü ve parazit 0,1%. Bu bağımsız kaynaklar karekökleri toplamı (RSS) yaklaşımıyla ~0,26%, en kötü durum toplamıyla ~0,5% verir. ADC çözünürlüğünü bu noktanın ötesine artırmak sistemin toplam doğruluğunu iyileştirmez; diğer katkı kaynaklarını ele almak gerekir. Hata bütçesi analizi, tasarım kararlarının hangi bölüme yatırım yapılması gerektiğini açıkça ortaya koyar.
Yorumlar
Yorum Yap