攻击信号丈量A/D的选择
宣布时间：2020-07-03
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主要特征：
● 极陡的前沿上升时间
● 类似方波阶跃信号
● 超宽频带规模
针对攻击信号的典范特征 ，对攻击信号举行收罗时 ，要想收罗到完整的、最靠近真实信号的数据 ，对收罗装备的A/D转换器的类型、采样频率、放大器带宽等多项指标均保存很高的要求。
常见的A/D转换器有两种：
1、 Σ-Δ ADC转换器
2、逐次迫近型（SAR）A/D转换器
Σ-Δ ADC转换器的模拟部分是一个1bit模数转换器（ADC） ，就是一个很是简朴的较量电路。大大都事情由数字部分通过过采样滤波完成 ，降低了芯片的制造本钱。
Σ-Δ转换器在过采样的1bit数据流上举行重复滤波和采样 ，以“建设”一个更高精度的24bit波形。滤波和采样在芯片内部自行完成。
Σ-Δ转换器方框图
内置数字滤波器拥有较理想的通带平展度和阻带高衰减的特征 ，险要滤波器允许系统的带宽很是靠近奈奎斯特频率（例如一个200kS/s数字转换器是90kHz） ，同时去掉阻止频率以上的混叠频率。除消耗类音频外 ，具有这些特征的Σ-Δ ADC还可用于诸如FFT剖析仪之类的频域仪器。
但同时也因配有内置险要滤波器 ，使得Σ-Δ转换器不适用于攻击信号这类阶跃响应的较量主要的数据收罗应用。
物理学决议了险要滤波器会在某个时域阶跃上不可阻止地爆发大的上冲和下冲。上冲被称为吉布斯征象 ，会在电压阶跃处造成最高可达20%的丈量误差。
接下来用一个典范瞬态波形的示例来叙述Σ-Δ ADC为什么不可用于一样平常用途的数据收罗使用。
上图的波形是一个上升迅速 ，下降较慢的示例脉冲。之以是拿这种波形作为示例是由于质料试验、弹道学、碰撞、开关装置、机电学和电子应用等众多测试的典范特征。右边（红色的）波形是接纳逐次迫近型（SAR）A/D转换器获得的 ，左边（蓝色的）严重失真的波形是接纳Σ-ΔADC或使用险要滤波器数字化后的相同信号 ，很显着蓝色波形振幅误差凌驾13% ，这样的丈量数据是不可靠的。
只管Σ-Δ能够提供频域高精度 ，可是其关于阶跃信号最高可达20%的未知振幅误差意味着也许仅获得2bit的现实精度！
不但是Σ-Δ失真 ，振幅误差凌驾可接受规模 ，还保存易多变的问题。
在数据不可靠以及多变的情形下 ，再高的AD位数都是毫无意义的。
逐次迫近型A/D转换器则不受此影响。
SAR型A/D
Σ-Δ型24bit A/D转换器
低本钱、高精度的Σ-Δ型24bit A/D转换器是频域或音频应用上的绝佳选择 ，能提供卓越的动态体现和性能。
攻击信号的上升沿较量险要 ，频率规模较量宽 ，因此收罗装备需要足够高的采样频率来纪录信号。
可是 ，仅仅提高采样频率是不敷的 ，放大器频宽这个主要指标决议了宽频特征的物理信号能客观真实被放大。
若是收罗装备的频宽不敷 ，那么再高的采样频率 ，都无法将信号真实的纪录下来 ，同时也会使收罗阶跃信号时的吉布斯征象越发显着 ，造成信号失真。
综上所述 ，关于攻击信号的丈量 ，收罗装备使用古板的逐次迫近型(SAR) AD转换器比Σ-ΔADC转换器更合适 ，同时装备的放大器带宽应当足够高 ，才华包管攻击信号能够有用、真实的收罗和纪录下来。
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