Paritian

Eletricidade

Calculadora de Resolução, ENOB e Aliasing de um Conversor A/D

Tamanho do degrau, relação sinal-ruído ideal, número efetivo de bits, ruído de quantização e frequência de alias de um sinal amostrado por um conversor analógico-digital.

Resultados

Tamanho de um degrau (1 LSB) 0,8057 mV
Relação sinal-ruído ideal 74,01 dB
Número efetivo de bits (ENOB) 11,00 bit
Ruído de quantização (eficaz) 232,58 µV
Número de códigos de saída 4096
Frequência de Nyquist 50,00 kHz
Frequência a que o sinal aparece depois da amostragem 30,00 kHz
O sinal sofre aliasing? Sim — dobra-se para a frequência indicada
Como varia
Relação sinal-ruído idealResolução do conversor 4 – 24. Relação sinal-ruído ideal: 25,8433 → 146,255Relação sinal-ruído ideal0501001505101520Resolução do conversor (bit)

A linha tracejada marca o valor que escreveu.

O que faz esta ferramenta

Um conversor de N bits divide a gama de entrada em 2ᴺ degraus, e arredondar ao mais próximo acrescenta um ruído de LSB ÷ √12, que para uma sinusoide de escala completa dá a conhecida SNR = 6,02 N + 1,76 dB. Os conversores reais ficam aquém: o SINAD da folha de características converte-se de novo em bits efetivos com ENOB = (SINAD − 1,76) ÷ 6,02, e por isso um componente de «12 bits» é muitas vezes um de 10,5 bits a frequências altas. Um sinal acima de metade da taxa de amostragem não desaparece, dobra-se para uma frequência mais baixa, e por isso um filtro anti-aliasing tem de vir antes do conversor.

Fórmula

LSB = V_FS ÷ 2ᴺ · SNR = 6.02 N + 1.76 dB · ENOB = (SINAD − 1.76) ÷ 6.02 · q_rms = LSB ÷ √12 · alias = |f − f_s × round(f ÷ f_s)|

Variáveis

SímboloSignificadoUnidade
nbResolução do conversorbit
vfsGama de entrada de escala completaV
sinadSINAD medido (da folha de características)dB
finFrequência do sinal de entradakHz
fsTaxa de amostragemkHz
LSBTamanho de um degrau (1 LSB)mV
SNRRelação sinal-ruído idealdB
ENNúmero efetivo de bits (ENOB)bit
QNRuído de quantização (eficaz)µV
CONúmero de códigos de saída—
NYFrequência de NyquistkHz
ALFrequência a que o sinal aparece depois da amostragemkHz
ASO sinal sofre aliasing?—

Exemplo resolvido

  • Resolução do conversor12 bit
  • Gama de entrada de escala completa3,3 V
  • SINAD medido (da folha de características)68 dB
  • Frequência do sinal de entrada130 kHz
  • Taxa de amostragem100 kHz
  • Tamanho de um degrau (1 LSB)0,8057 mV
  • Relação sinal-ruído ideal74,01 dB
  • Número efetivo de bits (ENOB)11,00 bit
  • Ruído de quantização (eficaz)232,58 µV
  • Número de códigos de saída4096
  • Frequência de Nyquist50,00 kHz
  • Frequência a que o sinal aparece depois da amostragem30,00 kHz
  • O sinal sofre aliasing?Sim — dobra-se para a frequência indicada

Limitações

  • A fórmula assume condições ideais: sem perdas por atrito, sem resistência do ar e sem perdas de rendimento, a não ser que as introduza.
  • Os rendimentos e consumos variam de produto para produto. Tire os valores da ficha técnica do fabricante do produto que vai mesmo usar.