作者： Amit Kumbasi

今天，我們繼續講解與逐次逼近寄存器 （SAR） 數模轉換器 （ADC） 輸入類型有關的內容。在之前的部分中，我研究了輸入注意事項和SAR ADC之間的性能比較。在這篇帖子中，我們將看一看造成SAR ADC內總諧波失真 （THD） 的源頭，以及他在不同的輸入類型間有什么不一樣的地方。

THD影響

讓我們首先看看諧波失真是如何被引入的。本質上來說，轉換器是一個非線性系統。如果系統完全線性，輸入“x”將在輸出上以線性的形式表現為“mx+c”。然而，由于采樣和轉換電容器的非線性運行方式，以及量化，當一個信號“x”流經非線性系統時，ADC在其輸出上引入DC和高階誤差項（x2，x3等）。

當你查看頻域內的輸出時，每個高階誤差項（x2，x3等）會導致尖峰脈沖。這些尖峰脈沖是信號頻率的整數倍，并被成為諧波。

可以通過基本三角函數來非常直觀的理解這一點。輸入信號的傅里葉展開由正弦和余弦項 （sin （2π?t）， cos （2π?t）） 的求和組成。當這樣一個信號流經非線性ADC時，除了基頻，輸出將由DC分量 （a0） 和其他高階誤差項（x2， x3 → sin2 （2π?t）， cos2 （2π?t）， sin3 （2π?t）， cos3 （2π?t） 等）組成。讓我們來看一看針對幾個高階項的三角函數展開式。

如表1中所示，每個高階項將導致輸出上的尖峰脈沖。而這些尖峰脈沖的頻率表現為基頻的整數倍 。對于其他諸如x4， x5等的高階項也是如此。正是這些分量的冪 引入了諧波失真。

一個ADC的THD代表輸出上生成的諧波分量（通常為前九個）幅值與基波信號幅值間的關系。計算方法為：

通常情況下，差分輸入SAR比單端SAR具有更佳的THD。。。這是為什么呢？現在讓我們來看一看非線性ADC輸出上的信號的數學展開式，來了解其運行方式。

在單端SAR中，由于非線性運行方式，DC偏移 （a0） 和來自高階項（V2DIFF， V3DIFF等）的轉換誤差系數（a2，a3等）出現在輸出上。然而，如圖3所示，包括偶數幅值項（a2，a4等）在內的所有誤差系數在求和節點上傳播。

在使用差分SAR時，偶數幅值項的符號變為正。借助良好的共模抑制，偶數項對（［a2， b2］， ［a4， b4］， 等）由于極性的變化在求和節點上互相抵消。如圖3中所示，輸出上的偶數項（［c2 = a2 – b2］，等）或者不存在，或者被充分降低，從而導致更佳的THD。

為了獲得最佳性能，了解噪聲和AC性能之間的這些差異可以幫助用戶選擇具有正確輸入類型的SAR。這在為ADS886x系列或者為支持多個輸入類型的ADC，諸如ADS8363，ADS7263或ADS7223選擇輸入配置時特別有用。

從SAR ADC系列博文中獲得以下技巧：

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SAR ADC輸入類型性能比較-第一部分

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