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量化和熱噪聲如何決定 ADC 的有效噪聲系數(shù)

1944742 2022-11-18 | pdf | 118.12KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

在采樣或子采樣接收器應(yīng)用中使用奈奎斯特模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 時(shí)，RF 設(shè)計(jì)人員需要知道 ADC 的有效噪聲系數(shù)，以便確定完整接收器線路的級(jí)聯(lián)噪聲系數(shù) -向上。在采樣或子采樣接收器應(yīng)用中使用奈奎斯特模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 時(shí)，RF 設(shè)計(jì)人員需要知道 ADC 的有效噪聲系數(shù)，以便確定完整接收器線路的級(jí)聯(lián)噪聲系數(shù) -向上。下面的討論假設(shè)噪聲在轉(zhuǎn)換器的奈奎斯特頻帶上是平坦的，并為設(shè)計(jì)人員提供了確定 ADC 有效噪聲系數(shù)估計(jì)值的方法。此外，本文還直接比較了奈奎斯特 ADC 和過采樣 ADC 的有效噪聲系數(shù)。下面的討論假設(shè)噪聲在轉(zhuǎn)換器的奈奎斯特頻帶上是平坦的，并為設(shè)計(jì)人員提供了確定 ADC 有效噪聲系數(shù)估計(jì)值的方法。此外，本文還直接比較了奈奎斯特 ADC 和過采樣 ADC 的有效噪聲系數(shù)。ADC 的信噪比 (SNR) 是信號(hào)功率與非信號(hào)功率之比。非信號(hào)功率包括轉(zhuǎn)換器中的熱噪聲、量化噪聲和其他殘余誤差，在奈奎斯特帶寬 (f ADC 的信噪比 (SNR) 是信號(hào)功率與非信號(hào)功率之比。非信號(hào)功率包括轉(zhuǎn)換器中的熱噪聲、量化噪聲和其他殘余誤差，在奈奎斯特帶寬 (f SAMPLESAMPLE/2) 的 ADC。SNR 通常定義為施加到 ADC 輸入的連續(xù)正弦波信號(hào)，其電平低于轉(zhuǎn)換器的滿量程 (FS) 電平，通常為 0.5dB 至 1dB。ADC 使用非線性過程將信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散輸出電平。最小的離散步長(zhǎng)稱為量化級(jí)別，它是 ADC 分辨率或位數(shù)的函數(shù)。實(shí)際正弦波值與量化電平之間存在差異（或誤差）。誤差可以是量化級(jí)別內(nèi)的任何值，導(dǎo)致理想轉(zhuǎn)換器/2) 的 ADC。SNR 通常定義為施加到 ADC 輸入的連續(xù)正弦波信號(hào)，其電平低于轉(zhuǎn)換器的滿量程 (FS) 電平，通常為 0.5dB 至 1dB。ADC 使用非線性過程將信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散輸出電平。最小的離散步長(zhǎng)稱為量化級(jí)別，它是 ADC 分辨率或位數(shù)的函數(shù)。實(shí)際正弦波值與量化電平之間存在差異（或誤差）。誤差可以是量化級(jí)別內(nèi)的任何值，導(dǎo)致理想轉(zhuǎn)換器SNR = (1.763 + 6.02 × b) dB 的表達(dá)式，SNR = (1.763 + 6.02 × b) dB 的表達(dá)式，其中 b 是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。其中 b 是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。不幸的是，許多因素會(huì)降低 ADC 的理想性能，從而導(dǎo)致較低的 SNR 值和較高的有效噪聲系數(shù)值。這些因素包括熱噪聲、時(shí)鐘抖動(dòng)（尤其是對(duì)于具有高轉(zhuǎn)換率的較高輸入頻率）和分段誤差。大規(guī)模器件非線性也會(huì)產(chǎn)生諧波雜散，但這些諧波通常被排除在 SNR 計(jì)算之外。實(shí)際上，應(yīng)在 ADC 前面放置一個(gè)衰減至少為 10dB 的抗混疊濾波器，以防止轉(zhuǎn)換器上游的噪聲混疊回轉(zhuǎn)換器的奈奎斯特頻帶。不幸的是，許多因素會(huì)降低 ADC 的理想性能，從而導(dǎo)致較低的 SNR 值和較高的有效噪聲系數(shù)值。這些因素包括熱噪聲、時(shí)鐘抖動(dòng)（尤其是對(duì)于具有高轉(zhuǎn)換率的較高輸入頻率）和分段誤差。大規(guī)模器件非線性也會(huì)產(chǎn)生諧波雜散，但這些諧波通常被排除在 SNR 計(jì)算之外。實(shí)際上，應(yīng)在 ADC 前面放置一個(gè)衰減至少為 10dB 的抗混疊濾波器，以防止轉(zhuǎn)換器上游的噪聲混疊回轉(zhuǎn)換器的奈奎斯特頻帶。