演示了行業(yè)數(shù)據(jù)表的實(shí)際使用,以確定在存在系統(tǒng)錯(cuò)誤(例如,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器量化,時(shí)鐘抖動(dòng),通道非線性以及輸入和輸出參考噪聲)的情況下,可以實(shí)現(xiàn)哪些系統(tǒng)規(guī)格。著重介紹了有助于分析這些參數(shù)的設(shè)計(jì)工具,以及控制和減少其他系統(tǒng)噪聲元素的建設(shè)性方法。
本文總結(jié)了Maxim關(guān)于消除信號(hào)鏈噪聲的三部分說明。它介紹了有助于分析這些參數(shù)的設(shè)計(jì)工具,并著重介紹了控制和減少其他系統(tǒng)噪聲元素的建設(shè)性方法。
這是關(guān)于信號(hào)鏈中噪聲的三部分系列的最后一部分。在關(guān)于煩人的半導(dǎo)體噪聲的第1部分中,我們確定了所有IC中發(fā)現(xiàn)的半導(dǎo)體噪聲的起源和特征。我們解釋了如何在器件數(shù)據(jù)手冊中指定它,并說明了如何在數(shù)據(jù)手冊中未指定的實(shí)際條件下估算參考電壓的噪聲。在第2部分“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器中的噪聲和失真”中,我們重點(diǎn)介紹了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器特有的噪聲和失真源。我們展示了如何在數(shù)據(jù)表中指定其噪聲。
信號(hào)鏈中的噪聲
我們首先簡要回顧一下本系列第1部分中涵蓋的概念。噪聲是電氣系統(tǒng)中任何不受歡迎的電氣現(xiàn)象。根據(jù)其來源,噪聲可以分為信號(hào)鏈的外部(干擾)或內(nèi)部(固有)噪聲。在圖1中,所有外部噪聲源合并為一個(gè)項(xiàng)Vext,所有內(nèi)部噪聲源合并為一個(gè)項(xiàng)Vint。
信號(hào)鏈中的噪聲。
噪聲預(yù)算是在信號(hào)鏈中分配噪聲,從而在輸出端產(chǎn)生可接受的信噪比(SNR)。SNR定義為滿量程RMS信號(hào)電平與總RMS噪聲之比。因此,要確定信號(hào)鏈中可接受的噪聲分布,必須評(píng)估其對(duì)總SNR的影響。為此,引入了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器獨(dú)有的兩個(gè)規(guī)范:信噪比和失真(SINAD)比以及有效位數(shù)(ENOB)。
信噪比和失真
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器將SNR的定義擴(kuò)展到包括失真,并使用術(shù)語信噪比和失真(SINAD)。所增加的失真包括除直流之外的所有不希望有的頻譜分量。SINAD是滿量程RMS信號(hào)與所有其他噪聲和失真分量的RMS總和之比。
SINAD可以用量化噪聲,樣本抖動(dòng),模擬噪聲和總諧波失真(THD)表示為:
信噪比和失真
在哪里:
N是分辨率(以位為單位)。
DNL是平均微分非線性,以LSB為單位。
BW是所使用的全部奈奎斯特帶寬的分?jǐn)?shù),以百分比為單位。
Tj是采樣周期的RMS抖動(dòng)與正弦波信號(hào)的周期之比,以ppm為單位。
Vn是模擬噪聲,以LSBRMS為單位。
THD是總諧波失真,以百分比表示。
SINAD簡化為熟悉的“經(jīng)驗(yàn)法則”公式:
SNR = 6.02N + 1.76dB LSBRMShspace {50mm}(式2)
時(shí)間:
體重= 100%
DNL = 0 LSB
Tj = 0ppmRMS
Vn = 0LSBRMS
總諧波失真= 0%
這些參數(shù)值一起描述了理想的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器,其中唯一的噪聲源是采樣過程中固有的全帶寬量化噪聲。
在這種情況下,ENOB = N位。
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