ADC的采樣定理 ADC的采樣過程詳解

今日正文

(1) ADC的硬件設(shè)計(jì)

想要保證ADC的性能能夠發(fā)揮出來(lái)，在做ADC硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要注意一些事項(xiàng)。

從頂層看，ADC可以看作三個(gè)輸入，一個(gè)輸出。三個(gè)輸入分別為ADC輸入端的信號(hào)，ADC的時(shí)鐘信號(hào)，ADC的電源輸入。

所以，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要控制好這三個(gè)輸入口輸入信號(hào)的質(zhì)量。

這是硬件設(shè)計(jì)上的一些考慮項(xiàng)。

不過，在使用ADC之前，最好還是能夠了解一下采樣定理。

(2)采樣定理

理想采樣，就是用沖激函數(shù)的周期序列來(lái)對(duì)輸入模擬信號(hào)x(t)進(jìn)行采樣，得到采樣后的信號(hào)，如下圖所示。

看藍(lán)色區(qū)域的采樣后的頻譜，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，雖然頻譜每隔fs會(huì)周期性的復(fù)制，但是，采樣后的頻譜，在-fs/2~fs/2范圍內(nèi)，與原始模擬信號(hào)的頻譜一樣。也就是說，采樣得到的數(shù)字信號(hào)保留著模擬信號(hào)的信息。

實(shí)際ADC的采樣過程，可以描述為采樣和保持(sampling and holding)，會(huì)和理想采樣有一點(diǎn)點(diǎn)差別。

(3)過采樣

如果采樣是過采樣的話，采樣頻率需要滿足fs>=2*fmax，這樣的話，才能保證采樣后的信號(hào)不會(huì)發(fā)生混疊，如下圖所示。

所以，我們?cè)阪溌吩O(shè)計(jì)時(shí)，需要在ADC前面加一個(gè)抗混疊濾波器，保證fs≥2*fmax。

在超外差接收機(jī)中，不管有沒有鏡像干擾，都需要加一個(gè)鏡像抑制濾波器，ADC前面的抗混疊濾波器也有點(diǎn)這個(gè)意思。

不管有沒有帶外信號(hào)，都需要加抗混疊濾波器，因?yàn)锳DC前級(jí)鏈路放大后的熱噪聲，也會(huì)混疊到帶內(nèi)，影響ADC的輸出SNR。

(4)欠采樣

采樣，除了過采樣之外，還有一個(gè)欠采樣。

過采樣的時(shí)候，需要fs>2*fmax。欠采樣，是說fs

那什么是奈奎斯特域呢？

假設(shè)采樣率為fs，那么DC~fs/2，稱為第一奈奎斯特域；fs/2~fs，稱為第二奈奎斯特域；fs~1.5fs稱為第三奈奎斯特域，依次類推。

欠采樣時(shí)，要求采樣率能滿足兩個(gè)要求，即：

其實(shí)這兩個(gè)條件，聯(lián)合起來(lái)，就是告訴你說，你的被采樣信號(hào)的頻段需要在同一個(gè)奈奎斯特域上，不要超過這個(gè)域，也不要跨域，并且最好處在一個(gè)奈奎斯特域的中間。

這個(gè)靠近中間的話，抗混疊濾波器也好做一點(diǎn)，如果偏向一邊，那對(duì)濾波器一邊的抑制度，就要求太高了。

審核編輯：劉清