adc的九個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)

1、ADC器件的九項(xiàng)關(guān)鍵規(guī)格[2008.7.1]作者：BradBrannon，美國(guó)模擬公司模擬轉(zhuǎn)換器性能不只依賴分辨率規(guī)格大量的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)使人們難以選擇最適合某種特定應(yīng)用的ADC器件。工程師們選擇ADC時(shí)，通常只注重位數(shù)、信噪比(SNR)、諧波性能，但是其它規(guī)格也同樣重要。本文將介紹ADC器件最易受到忽視的九項(xiàng)規(guī)格，并說(shuō)明它們是如何影響ADC性能的。1.SNR比分辨率更為重要。ADC規(guī)格中最常見(jiàn)的是所提供的分辨率，其實(shí)該規(guī)格并不能

2、表明ADC器件的任何能力。但可以用位數(shù)n來(lái)計(jì)算ADC的理論SNR：不過(guò)工程師也許并不知道，熱噪聲、時(shí)鐘抖動(dòng)、差分非線性(DNL)誤差以及其它參數(shù)異常都會(huì)限制ADC器件的SNR。對(duì)于高性能高分辨率轉(zhuǎn)換器尤其如此。一些數(shù)據(jù)表提供有效位數(shù)(ENOB)規(guī)格，它描述了ADC器件所能提供的有效位數(shù)。為了計(jì)算ADC的ENOB值，應(yīng)把測(cè)量的SNR值放入上述公式，并求解n。ENOB提供了有價(jià)值的規(guī)格說(shuō)明，而噪聲頻譜密度（單位：dBmHz或）則提供了更有價(jià)

3、值的ADC性能規(guī)格。前一個(gè)規(guī)格說(shuō)明要求已知ADC器件的輸入阻抗，而后者并不需要，可根據(jù)ADC器件的采樣率、輸入范圍、SNR（來(lái)自數(shù)據(jù)表）和輸入阻抗(dBmHz)來(lái)計(jì)算這些值。只需知道兩種頻譜密度值的任一個(gè)，就可以選擇與轉(zhuǎn)換器前方的模擬電路的性能相匹配的ADC器件。這種ADC器件選擇方法考慮了總體噪聲分布的影響，只需聲明轉(zhuǎn)換器的分辨率或ENOB。許多工程師還關(guān)注ADC器件亂真失真和諧波抑制。他們可能并不了解：諧波性能和亂真畸變是與ADC器

4、件的分辨率規(guī)格完全關(guān)於的。ADC設(shè)計(jì)者會(huì)調(diào)整IC設(shè)計(jì)特性，以便諧波符合人們對(duì)具有n位分辨率的ADC的預(yù)期。因此在選擇轉(zhuǎn)換器時(shí)，應(yīng)密切注意SNR和無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)，但要把這些規(guī)格與ADC的分辨率位數(shù)規(guī)定值區(qū)分開(kāi)。采樣時(shí)間。然而，緩慢的回轉(zhuǎn)率可能導(dǎo)致采樣時(shí)刻時(shí)序的不確定性，并將導(dǎo)致數(shù)字輸出端的過(guò)多噪聲。為了達(dá)到ADC的額定噪聲性能，工程師應(yīng)達(dá)到或超過(guò)最小時(shí)鐘輸入回轉(zhuǎn)率規(guī)格。5.抖動(dòng)會(huì)增加測(cè)量誤差孔徑抖動(dòng)把ADC內(nèi)部時(shí)鐘的不確定性（

5、亦稱“抖動(dòng)”）與ADC的SNR關(guān)聯(lián)起來(lái)，如下式所示：如圖3所示，少量時(shí)鐘抖動(dòng)將改變ADC輸入信號(hào)上的采樣點(diǎn)，并因此可能造成較大的測(cè)量誤差。在低頻應(yīng)用中，抖動(dòng)的影響也許無(wú)關(guān)緊要，但隨著被測(cè)信號(hào)的頻率增加，由抖動(dòng)導(dǎo)致的噪聲也會(huì)增加。ADC數(shù)據(jù)表只為轉(zhuǎn)換器規(guī)定了孔徑抖動(dòng)。此外，還必須考慮外部時(shí)鐘信號(hào)抖動(dòng)，它以rms方式（即平方和的平方根）增加了內(nèi)部孔徑抖動(dòng)。如果未能使用抖動(dòng)足夠低的時(shí)鐘信號(hào)，就將導(dǎo)致低于預(yù)期的ADC性能。除了來(lái)自時(shí)鐘抖動(dòng)的更多

6、噪聲以外，采樣過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)一個(gè)額外的噪聲現(xiàn)象。ADC采樣過(guò)程在部分程度上包含頻域內(nèi)的卷積。這樣，時(shí)鐘信號(hào)的任何非諧波分量將被卷積到數(shù)字化輸出上，并將作為輸出失真出現(xiàn)。因此，向ADC供應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)具有盡可能高的頻譜純度，并按照具體應(yīng)用和上述公式的定義來(lái)給出最大抖動(dòng)。6.孔徑延時(shí)孔徑延時(shí)發(fā)生在人們向ADC施加“CONVERT”選通脈沖和對(duì)未知模擬信號(hào)進(jìn)行實(shí)際采樣之間。如今的轉(zhuǎn)換器具有較短的孔徑延時(shí)，約為一納秒或更短。延時(shí)可能為正或負(fù)，甚

7、至為零。負(fù)孔徑延時(shí)表明：模擬信號(hào)路徑包含的延時(shí)比轉(zhuǎn)換選通脈沖路徑更長(zhǎng)。這導(dǎo)致采樣時(shí)刻似乎出現(xiàn)在施加轉(zhuǎn)換信號(hào)之前。對(duì)于許多應(yīng)用而言，孔徑延時(shí)并不重要。然而，如果必須知道準(zhǔn)確的采樣時(shí)刻，則孔徑延時(shí)就會(huì)變得重要起來(lái)。（多數(shù)數(shù)據(jù)表規(guī)定的是典型孔徑延時(shí)，而不是最壞的情形。）7.轉(zhuǎn)換時(shí)間和等待時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間和等待時(shí)間是密切相關(guān)的規(guī)格。模數(shù)轉(zhuǎn)換并不立即發(fā)生。例如在逐次逼近轉(zhuǎn)換器中，對(duì)于n比特轉(zhuǎn)換，至少要花n個(gè)時(shí)鐘周期。因此，在向ADC施加CONVERT