电压信号使用运放放大和软件放大有什么区别？

cantonguy · 发表于 2021-4-11 13:09:16

如果不考虑软件处理速度及AD输入阻抗。
对一段电压信号放大，使用运放放大10倍再传入AD和先用AD采集再放大10倍有什么实质的区别呢？

chunjiu · 发表于 2021-4-11 13:21:09

这要看你的ADC分辨率，没这个条件的话不知道怎么说。

dou_yuyu · 发表于 2021-4-11 13:33:52

adc分辨率固定的。如果信号弱，硬件调理一下信号，提高精度。软件放大对精度提升没效果。有些单片机也内置运放的

cantonguy · 发表于 2021-4-11 13:34:51

chunjiu 发表于 2021-4-11 13:21
这要看你的ADC分辨率，没这个条件的话不知道怎么说。

不，我意思是无论是用哪种放大，都是信号送入ADC，只是先放大送进去，还是不放大送进去再软件放大

12tangyang12 · 发表于 2021-4-11 13:48:36

信号一点点大，直接采集极端情况采到的都是杂波。再软件放大有啥用？

peteryzm · 发表于 2021-4-11 13:48:54

cantonguy 发表于 2021-4-11 13:34
不，我意思是无论是用哪种放大，都是信号送入ADC，只是先放大送进去，还是不放大送进去再软件放大 ...

你的软件放大什么意思？没有理解

liufabing · 发表于 2021-4-11 13:49:09

cantonguy 发表于 2021-4-11 13:34
不，我意思是无论是用哪种放大，都是信号送入ADC，只是先放大送进去，还是不放大送进去再软件放大 ...

先放大再送入就相当于Adc的分辨率放大了,比如AD每位为2mv,外部放大10倍,
对测量信号这个AD输入的2mV就对应放大前的0.2mV(实际信号输入和放大后输入已经不同了)
如果是软件放大,那就没变.

qq910130528 · 发表于 2021-4-11 13:49:58

cantonguy 发表于 2021-4-11 13:34
不，我意思是无论是用哪种放大，都是信号送入ADC，只是先放大送进去，还是不放大送进去再软件放大 ...

软件放大的意义是什么

t3486784401 · 发表于 2021-4-11 14:34:16

光学变焦和数码变焦的区别。

分辨率足够细（看不到马赛克）就无所谓；太远的太小的话必须先上光学放大；

同理信号太弱的话，有可能接近 ADC 分辨极限（Vref/2^N），直接采样会造成严重的量化失真（马赛克），这时候需要先模拟放大。

fengyunyu · 发表于 2021-4-11 15:09:11

软件放大，不能改善信噪比

chunjiu · 发表于 2021-4-11 15:13:26

cantonguy 发表于 2021-4-11 13:34
不，我意思是无论是用哪种放大，都是信号送入ADC，只是先放大送进去，还是不放大送进去再软件放大 ...

因为分辨率关系到用哪种方式划算，假设在理想状态下（不考虑任何可变因素，这里假设一切都是理想的）。

信号源 0.123V，若 ADC 的 Vref 是3.3V：

在 8bit 采样时，1 bit 相当大约 13mV，0.123V 采样值是 9~10 之间（9.5），看 ADC 怎么取值的，用软件放大20倍，等于 180 或 200。

但如果用运算放大器放大 20 倍后再采样，等于 190~191（190.8），你可以看到软硬件放大的差距了。

好了，再算算 12bit 采样，1bit 大约是 8mV，0.123V 采样时是 15 ~ 16（15.4），用软件放大是 300 或 320。

用运算放大器放大到 2.46V，此时 ADC 采样值为 307 ~ 308（307.5），这些就是区别。

分辨率越高就越不能用软件放大，因为误差太大，丢失的细节太多。

反之如果分辨率越低，软硬件放大之间的差值比例就越小，对于不讲究的环境下来说就能节省硬件成本。

cantonguy · 发表于 2021-4-11 16:01:54

chunjiu 发表于 2021-4-11 15:13
因为分辨率关系到用哪种方式划算，假设在理想状态下（不考虑任何可变因素，这里假设一切都是理想的）。

...

谢谢，我开始有点理解了

peter_zhang · 发表于 2021-4-12 12:25:00

看来楼主电路基础还没入门，比如你要采集1uV的信号，你觉得你MCU 分辨的出来吗，你放大10000倍又如何？

t3486784401 · 发表于 2021-4-12 12:37:59

chunjiu 发表于 2021-4-11 15:13
因为分辨率关系到用哪种方式划算，假设在理想状态下（不考虑任何可变因素，这里假设一切都是理想的）。

...

数码放大后都是20的绝对波动范围，为何说分辨率越高（例如12bit）越不适合？

chunjiu · 发表于 2021-4-12 12:42:16

t3486784401 发表于 2021-4-12 12:37
数码放大后都是20的绝对波动范围，为何说分辨率越高（例如12bit）越不适合？ ...

因为采样率越高，软放大被丢失的细节就越多。但采样率越高的 ADC 价格是越贵的，从设计角度来说是方向性错误。

huike · 发表于 2021-4-12 12:52:49

光学变焦和数码变焦的区别。

t3486784401 · 发表于 2021-4-12 13:21:20

chunjiu 发表于 2021-4-12 12:42
因为采样率越高，软放大被丢失的细节就越多。但采样率越高的 ADC 价格是越贵的，从设计角度来说是方向性 ...

先明确下，系统选择 ADC 分辨率时，都是以不考虑数码放大为前提的。
因为数码放大不能改变相对误差，不提升也不降低精度。

选择高分辨率，自然是要识别更低的模拟量变动，低分辨率反之并且节省成本。

有了 ADC 分辨率的选定，才有了软件处理阶段是否用数码放大的说法。
拥有高分辨率 ADC 的系统，更倾向于支持数码放大，因为可以有细节展示；
本就没什么分辨率的系统，再上数码放大直接就是糊成一片了。

四百万像素的 CCD 线尺寸放大到 2x，和一百万像素的 CCD 可以有相同效果。
所以同样最差画质下，四百万像素的系统倾向于最高 2x 数码放大，而一百万则不做数码放大.

chunjiu · 发表于 2021-4-12 13:36:15

t3486784401 发表于 2021-4-12 13:21
先明确下，系统选择 ADC 分辨率时，都是以不考虑数码放大为前提的。
因为数码放大不能改变相对误差，不提 ...

1. 先明确下，系统选择 ADC 分辨率时，都是以不考虑数码放大为前提的。
选择 ADC 是以应用目标的需求为基础的，和用什么放大没啥关系。合格的工程师，是以最低的成本做到符合需求才对。所以如果这个目标偏了，后面的方向就错了。

2. 因为数码放大不能改变相对误差，不提升也不降低精度。
你这是假设了理想条件，即在无限实数的情况下，但二进制算法做不到，尤其是单片机的表达能力更加有限 ...

所以，按我带小朋友们的经验，他们往往是把什么都最理想化了，没考虑实际的使用环境和条件限制。

t3486784401 · 发表于 2021-4-12 13:52:29

本帖最后由 t3486784401 于 2021-4-12 13:53 编辑

chunjiu 发表于 2021-4-12 13:36
1. 先明确下，系统选择 ADC 分辨率时，都是以不考虑数码放大为前提的。
选择 ADC 是以应用目标的需求为基 ...

总之 LZ 能明白就行，我们就一个本无定数的问题争来争去意义不大。
从成本角度，高分辨率自然不和数码放大沾边；
从功能角度，高分辨系统大多拥有可变范围更大的数码放大。

chunjiu · 发表于 2021-4-12 16:54:43

t3486784401 发表于 2021-4-12 13:52
总之 LZ 能明白就行，我们就一个本无定数的问题争来争去意义不大。
从成本角度，高分辨率自然不和数码放 ...

因为大家的关注点和切入点不同，有时候误会就是这么产生的，上礼拜和一位老同事讨论也是这样：

当时他兴致勃勃的想跟我讨论放大器的纠偏和漂移细节，我对他说我们的产品用不上 ...

因为部门项目多，实在是太忙，任何问题都要立即给出一个合理适用的解决方案，没办法在某个具体的细节上纠缠。

我问他是什么产品上用这个，或哪个治具上需要用这个放大器来纠偏，他答不上来 ...

唉，这场讨论我只能陪你呵呵呵啦！他兴致勃勃地说了一通，我能咋办呢？

他说些啥我都不知道，因为脑袋里在想自己要解决的问题，不过他能开心就好 ...

电压信号使用运放放大和软件放大有什么区别？

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！