ADC的SNR指標(biāo) ADC的工作過(guò)程介紹

以前的文章有講過(guò)有講到，ADC的工作過(guò)程，可以看成采樣和量化兩個(gè)步驟。

而我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中的一些操作，已經(jīng)ADC的SNR指標(biāo)，是與這兩個(gè)步驟的原理密切相關(guān)的。

(1)采樣和抗混疊濾波器的關(guān)系

為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，還是假設(shè)采樣是理想采樣，采樣過(guò)程如下圖所示。

看看黃色區(qū)域和藍(lán)色區(qū)域的頻譜，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，藍(lán)色區(qū)域的頻譜是黃色區(qū)域的頻譜在N*fs上復(fù)制的結(jié)果。

上面的圖，是基于fmax

但是如果fmax>fs/2呢？你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣子的結(jié)果，如下圖右所示，采樣后的頻譜，在-fs/2~fs/2處，有的地方，與復(fù)制后的頻譜混疊了，就是綠色部分打斜線的地方。

或者說(shuō)，在其他頻率處，有干擾信號(hào)，比如說(shuō)，正好出現(xiàn)在fs-fmax~fs+fmax處，如下圖所示，這個(gè)時(shí)候，干擾信號(hào)頻譜搬移后，正好落入有用信號(hào)帶內(nèi)。這個(gè)和接收機(jī)中的鏡像干擾很類似。

因此，在進(jìn)行ADC設(shè)計(jì)的時(shí)候，抗混疊濾波器是不能少的，我們需要借助于抗混疊濾波器，把輸入至ADC的信號(hào)的帶寬控制在一定的范圍內(nèi)，防止發(fā)生上面所表現(xiàn)出來(lái)的混疊現(xiàn)象。

(2)采樣與頻率規(guī)劃

由于采樣定理自身固有的產(chǎn)生混疊的可能性，在對(duì)ADC采樣率進(jìn)行選擇的時(shí)候，也需要進(jìn)行頻率規(guī)劃。

這個(gè)和超外差接收機(jī)的中頻頻率規(guī)劃也類似，超外差接收機(jī)頻率規(guī)劃的核心，是防止大的干擾信號(hào)與混頻器產(chǎn)生的高階雜散落入中頻帶內(nèi)，影響本來(lái)就很小的中頻信號(hào)。

ADC的頻率規(guī)劃，是防止大的干擾信號(hào)產(chǎn)生的諧波的混疊分量落入有用信號(hào)帶內(nèi)，影響本來(lái)就很小的有用信號(hào)。

這個(gè)TI和ADI的網(wǎng)站上，都有提供相應(yīng)的頻率規(guī)劃方法。

(3) 量化與ADC的SNR

在對(duì)前端鏈路的增益進(jìn)行估算的時(shí)候，是基于ADC的SNR指標(biāo)。具體計(jì)算方法的鏈接見(jiàn)文末[2]。

而ADC的SNR指標(biāo)，則與采樣后的量化操作有關(guān)。

我們熟悉的ADC的理想SNR的估算公式，SNR(dB)=6.02*N+1.76，即是基于量化產(chǎn)生的誤差計(jì)算得到的，具體推導(dǎo)如下圖所示[3]。

審核編輯：劉清