我們研究了如何測量噪聲,并了解通過電源進入ADC的噪聲如何在輸出FFT中體現出來。
現在,讓我們繼續看一下ADC的模擬輸入和共模電壓電路中的噪聲。盡管共模電壓電路更像是一種電源類型的電路,但我們仍將將其與模擬輸入一起進行檢查,因為它用于為ADC的模擬輸入提供共模電壓。
通常,在指定ADC性能時,使用極低噪聲輸入源和低帶寬、高性能帶通濾波器。在這種情況下,在測量輸出數字數據FFT的SNR(ADC噪聲的一個指標)時,可以忽略來自輸入源的噪聲。但是,在實際系統中使用ADC時,模擬輸入通常由放大器驅動,并采用抗混疊濾波器(AAF)。參見圖1。
圖1
放大器 – AAF – ADC
驅動放大器將是向系統提供噪聲源。由于 AAF 由表面貼裝無源元件制成,因此不具有磚壁性能,并且不會拒絕外部高性能濾波器。AAF 也將針對特定的系統帶寬進行調整。所有這些因素都必須考慮在內?,F在讓我們來看看如何計算放大器噪聲對整體SNR的影響。我們需要知道一些事情。
讓我們看一個示例情況。我們將對整個計算過程進行相當高的層次的了解。考慮由ADL9643驅動的最大增益設置為5202dB的AD20。目標頻段位于ADC的第二個奈奎斯特區(125MHz至250MHz之間)。AAF 設計用于從 1MHz 到 75MHz 的 145MHz 的 220dB 帶寬。
濾波器的3dB帶寬為110MHz,范圍為120MHz至230MHz。首先,我們需要知道放大器的輸出噪聲。這通常在器件的數據手冊中說明,通常以nV/√Hz為單位。有時只給出放大器的噪聲系數,必須將其轉換為nV/√Hz。對于ADL5202,噪聲系數在數據手冊中提供,在近似目標頻帶中,該值為7.5dB。如果我們將其轉換為nV/√Hz,我們會發現150Ω輸出端接的放大器輸出噪聲為3.737nV/√Hz。
下一步是取此值并乘以帶寬因子,以消除噪聲中的頻率成分。這是通過取帶寬的平方根來完成的(我們將使用110 MHz,因為這是濾波器的3dB帶寬)。這導致放大器的噪聲值為39.2μV。接下來,使用本例中150Ω的負載阻抗將該數字轉換為瓦特,其噪聲值為10.2pW。
我們越來越近了,但在我們計算出系統的整體SNR之前,我們仍然需要一些數學知識來完成。將噪聲轉換為瓦特后,我們需要將數字轉換為dBm,以便將其轉換為dBFS。獲得dBm值后,只需將ADC的滿量程功率(以dBm為單位)相加,即可獲得以dBFS為單位的噪聲電平。在這種情況下,以dBm為單位的噪聲為-79.9dBm,ADC的滿量程電平為4.07dBm(由1.75V,p-p轉換),這意味著放大器的噪聲為-75.83dBFS。
現在我們必須將ADC噪聲(以dBFS為單位的SNR)和放大器噪聲(以dBFS為單位)轉換回瓦特,以便將它們相加。一旦它們以瓦特為單位加在一起,它們就可以轉換回dBFS,結果最終為68.75dBFS。
在這種情況下,ADC本身的信噪比(電路筆記中未顯示)的信噪比測量值為69.7dBFS。使用此值,預期信噪比的計算值為 68.752dBFS。讓預期和實際SNR值如此緊密地對齊,這是一個非常好的結果。作為工程師,我們總是希望看到我們的計算盡可能接近我們的測量結果。同樣,如果您想更仔細地檢查計算,請給我發送電子郵件,我可以將計算電子表格轉發給您。
使用放大器和AAF驅動ADC時,必須考慮噪聲影響。
審核編輯:郭婷
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