模数转换器即A/D转换器,简称ADC,将
采样是利用模拟开关将连续变化的模拟量变成离散的数字量,由于经采样后形成的数字量宽度较窄,经过保持电路可将窄脉冲展宽,形成梯形波。量化是将阶梯形模拟信号中各个电压值转化为某个最小单位的整数倍,便于用数字量来表示。编码是将量化的结果(即整数倍值)用二进制数码来表示。这个过程则实现了模数转换。
分辨率与动态范围
ADC分辨率为用于表示模拟输入信号的位数。为了更准确地复现模拟信号,须提高分辨率,使用较高分辨率的ADC也降低了量化误差。但成本就上去了。动态范围(DR)定义为器件本底噪声至其规定最大输出电平之间的范围,通常用dB表示。ADC的动态范围是指ADC能够分辨的信号幅值范围;ADC的分辨率位数(N)决定ADC的动态范围,代表ADC可测量的输入信号等级范围,DR可定义为:由于信号在给定时间视窗内的RMS幅值取决于信号幅值在该时间视窗内如何变化,因此ADC的DR变化取决于输入信号特征。对于其满量程范围(FSR)内的恒定DC输入而言,理想的N位ADC可分别测量FSR和FSR/2N的最大及最小RMS幅值。因此,ADC的DR为:
02信噪比与信噪失真比
模转换器的信噪比(SNR)是指输入信号功率与噪声功率的比值,这里用来量化数据转换器内的噪声,SNR也能使用信号幅度和噪声幅度的RMS值来衡量,以dB为单位。在满刻度正弦波输入的条件下,ADC的理论最高SNR从量化噪声推导而得,表达式为:SNR=6.02N+1.76dB这里N是理想ADC的位数,对于理想的N位数据转换器(不考虑谐波失真)的正弦波输入,整个奈奎斯特带宽上能达到的最佳SNR。但对于实际的ADC,除了量化噪声,数据转换器的SNR也会受到自身热噪声和采样时钟相位噪声的限制。噪声来自主要有三个源头:• 量化噪声• ADC热噪声• 抖动或采样不确定噪声信号与噪声失真比(Signal to Noise And Distortion,SINAD)指输入正弦波时,RMS信号功率与总噪声功率和输出端(不含DC)的所有其他频率分量功率加上所有其他谐波分量功率的RMS和的比值。SNDR是用于衡量数据转换器的动态性能的关键参数之一,它包含奈奎斯特带宽上的所有噪声和杂散。SNDR的表达式为:其中,信号功率是有用信号、噪声和失真分量的平均功率。SNDR的单位是分贝(dB),SNDR将所有不良频率分量与输入频率做比较,反映的是输入信号的质量,从总体上衡量数据转换器的动态性能。SNDR越大,输入功率中的噪声和杂散比率越小。03有效位数(ENOB)
有效位数 (ENOB) 是用于衡量数据转换器相对于输入信号在奈奎斯特带宽上的转换质量(以位为单位)的参数。这里的ENOB假定转换器是拥有理论上完美性能,不发生失真,唯一产生的噪声是量化噪声,所以SNR 等于SNDR,即SNR(dBFS)= 6.02N+1.76dB。因此,ENOB也是SNDR的另一种表达方式:声明:文章转自网络,版权归原作者所有!如涉及您的版权,请联系我们删除!
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