理解模數(shù)轉(zhuǎn)換器的噪聲、ENOB和有效分辨率

1、理解模數(shù)轉(zhuǎn)換器的噪聲、enob和有效分辨率有效辨別率和無噪聲辨別率本質(zhì)上衡量adc在直流下的噪聲性能，此時頻譜失真(thd、sfdr)無關(guān)緊要。知道adc的噪聲和輸入范圍后，計算有效辨別率和無噪聲辨別率就很容易。adc的輸入電壓范圍基于參考電壓。假如adc集成pga，也會影響電壓范圍。有些-adc包括pga，以放大小信號。最新帶pga的adc往往規(guī)定噪聲小于100nvrms。盡管這些噪聲系數(shù)與舊式adc相比看起來很吸引人，但往往基于十分小的輸入范圍。這是由于小的輸入范圍終于會放大至適合更寬、基于參考電壓的adc有效范圍。所以，盡管這些帶pga的adc的噪聲看起來很小，但有效辨別率和無噪聲辨別率

2、可能并不像無pga的adc那么好。容易舉例解釋。pga設(shè)置為128的24位adc，參考電壓為2.5v，輸入范圍為(vref/pga (2.5v/128 = 39.1mv)時，噪聲為70nvrms。因此，有效辨別率為：log2 vin/vrms noise = log2 39.1mv/70nv = 19.1位用法相同的adc，pga設(shè)置為1時，噪聲升高至1.53(vrms。輸入范圍為5v (2.5v/1)時，有效辨別率變?yōu)?1.6位。最佳辦法是參閱adc的數(shù)據(jù)資料，檢查您所需的輸入范圍。無噪聲辨別率無噪聲辨別率采納峰-峰電壓噪聲，而非rms噪聲。無噪聲辨別率由下式定義，單位也為位：無噪聲辨別率=

3、 log2 滿幅輸入電壓范圍/adc峰-峰噪聲無噪聲辨別率= log2 vin/vp-p noise。無噪聲辨別率有時候也稱為無閃耀辨別率。以試驗室中的51/2或61/2數(shù)字多用表為例考慮這一指標(biāo)。假如顯示屏上的最后一位穩(wěn)定且無閃耀，數(shù)據(jù)輸出字則優(yōu)于系統(tǒng)的噪聲水平。以波峰因子6.6為例，峰-峰噪聲為rms噪聲的6.6倍。因此，有效辨別率比無噪聲辨別率高2.7位。采納以上相同的噪聲和參考值，無噪聲辨別率為18.9位。無噪聲計數(shù)無噪聲計數(shù)是高精度系統(tǒng)的另一指標(biāo)，用于評估adc性能。對于那些可能需要50,000個無噪聲計數(shù)的應(yīng)用，例如秤，尤其如此?？蓪o噪聲辨別率乘以系數(shù)2n，通過轉(zhuǎn)換計算得到該值。

4、以10位adc為例。采納210，抱負10位adc的無噪聲計數(shù)為1,024。抱負12位adc的無噪聲字?jǐn)?shù)為4,096。同理，采納以上相同的無噪聲辨別率，得到的無噪聲計數(shù)為218.9或489,178。-adc過采樣-adc的優(yōu)勢之一是其過采樣架構(gòu)。這意味著內(nèi)部/時鐘的工作頻率遠高于輸出數(shù)據(jù)速率(也稱為吞吐率)。有些-adc可轉(zhuǎn)變輸出數(shù)據(jù)速率。這樣設(shè)計者可將采樣優(yōu)化為速度較高、噪聲性能較差；或者優(yōu)化為速度較低并帶更多濾波、噪聲整形(將噪聲移至感愛好測量區(qū)域之外的頻帶)及噪聲性能更好。許多最新的-adc以表格形式提供有效辨別率和無噪聲辨別率結(jié)果，很簡單比較優(yōu)缺點。表1所示為示例adc在雙極性輸入模式和

5、單極性模式下的數(shù)據(jù)率、噪聲、無噪聲辨別率(nfr)和有效辨別率。adc為max11200，24位器件，能夠測量雙極性(vref)或單極性(0v至vref)輸入。max11200工作于2.7v至3.6v單電源，基準(zhǔn)可最大偏置至電源。雙極性值基于最大輸入范圍±3.6v；單極性測量基于0v至3.6v輸入范圍。max11200的內(nèi)部振蕩器可由軟件設(shè)置為2.4576mhz，在較低數(shù)據(jù)率下可提供60hz抑制；或者設(shè)置為2.048mhz，在較低數(shù)據(jù)率下可提供50hz抑制。無論哪種數(shù)據(jù)率，adc噪聲相同。因此，無噪聲辨別率和有效辨別率值相全都?？墒┘油獠空袷幤鳎瑢崿F(xiàn)55hz限波，很好地抑制50hz和60hz。表1中具體列出的一項關(guān)鍵因素是雙極性有效辨別率。因為輸出數(shù)據(jù)字長度為24位，所以該指標(biāo)限制為最大24位。在3組最低數(shù)據(jù)率設(shè)置下，假如adc在串行接口上可輸出超過24位的話，那么adc