ADC噪聲：從何而來(lái)？

我們已經(jīng)看到了交錯(cuò)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)以及所有不錯(cuò)的速度和帶寬帶來(lái)的一些缺點(diǎn)。現(xiàn)在讓我們繼續(xù)討論幾個(gè)讀者在不同點(diǎn)上評(píng)論過(guò)的另一個(gè)話題。

這個(gè)問(wèn)題圍繞著ADC的噪聲貢獻(xiàn)因素。在評(píng)估ADC的噪聲時(shí)，我們需要考慮哪些事項(xiàng)？噪聲可以通過(guò)多種方式進(jìn)入ADC。在接下來(lái)的幾篇博客中，我們將介紹噪聲進(jìn)入ADC的所有門(mén)口，并可能出現(xiàn)在輸出數(shù)據(jù)的FFT中。首先，我們將從確定門(mén)口開(kāi)始。

在考慮ADC中的噪聲時(shí)，幾乎可以將ADC視為混頻器。如果有噪聲從各種門(mén)口中的任何一個(gè)進(jìn)入ADC，則噪聲可以表現(xiàn)在輸出數(shù)據(jù)的FFT中。如圖1所示，噪聲可以通過(guò)電源輸入、模擬輸入和時(shí)鐘進(jìn)入轉(zhuǎn)換器。

圖1

ADC噪聲“門(mén)口”

由于噪聲在這里是一個(gè)相當(dāng)寬松的術(shù)語(yǔ)，讓我們根據(jù)所討論的ADC的輸入（門(mén)口）來(lái)賦予它更多的含義。我們將從圖表的頂部開(kāi)始，逆時(shí)針?lè)较蚬ぷ鳌?/p>

電源輸入是噪聲進(jìn)入ADC并出現(xiàn)在輸出數(shù)據(jù)的FFT中的路徑。在這種情況下，有幾種方法可以評(píng)估這種噪聲及其對(duì)ADC性能的影響。ADC的設(shè)計(jì)應(yīng)使器件本身衰減來(lái)自電源的噪聲輸入。這里用于評(píng)估電源噪聲的測(cè)量值是電源抑制比（PSRR）和電源調(diào)制比（PSMR）。通過(guò)測(cè)量這兩個(gè)參數(shù)，我們可以了解ADC處理通過(guò)電源輸入輸入的噪聲的能力。稍后我們將更詳細(xì)地介紹這一點(diǎn)?，F(xiàn)在，讓我們繼續(xù)看噪音門(mén)口。

接下來(lái)，讓我們看一下ADC的模擬輸入。從這個(gè)角度來(lái)看，必須從兩個(gè)方面考慮噪聲。首先，一般寬帶噪聲通過(guò)模擬輸入進(jìn)入轉(zhuǎn)換器，通常來(lái)自信號(hào)鏈中ADC之前的組件。我們可以為ADC選擇噪聲極低的驅(qū)動(dòng)放大器，但放大并輸入ADC的噪聲量仍然有限。

為了幫助解決這個(gè)問(wèn)題，ADC的輸入端通常使用抗混疊濾波器（AAF）。這有助于濾除可能進(jìn)入ADC的大部分寬帶噪聲。這最終體現(xiàn)在ADC的信噪比（SNR）中。除寬帶噪聲外，雜散成分和諧波也可以通過(guò)模擬輸入進(jìn)入ADC。AAF 也有助于過(guò)濾這些。這將反映在ADC的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）上。擁有良好的 AAF 設(shè)計(jì)來(lái)幫助這兩個(gè)方面非常重要。同樣，我們將在以后的博客中更詳細(xì)地研究這一點(diǎn)。

當(dāng)我們圍繞ADC逆時(shí)針移動(dòng)時(shí)，我們看到的最后一個(gè)門(mén)口是時(shí)鐘輸入。該輸入與模擬輸入類(lèi)似，允許寬帶噪聲以及雜散和諧波成分進(jìn)入ADC，并出現(xiàn)在輸出數(shù)據(jù)的FFT中。確保選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘輸入驅(qū)動(dòng)器，為ADC提供干凈的低抖動(dòng)輸入時(shí)鐘非常重要。

該時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)以這樣一種方式路由到ADC，使其不會(huì)耦合到可能進(jìn)入ADC的噪聲中。與模擬輸入類(lèi)似，時(shí)鐘輸入端可以使用濾波器來(lái)幫助濾除可能通過(guò)時(shí)鐘輸入進(jìn)入ADC的噪聲。同樣，與模擬輸入的情況一樣，通過(guò)時(shí)鐘輸入的噪聲機(jī)制可以在ADC的SNR和SFDR性能中體現(xiàn)出來(lái)。

在使用ADC設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，必須考慮所有這些門(mén)口。我們看到，我們應(yīng)該將ADC視為一個(gè)混頻器，它將來(lái)自這些門(mén)口中的任何一個(gè)的各種噪聲成分混合到FFT的輸出數(shù)據(jù)中。顯然，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員希望僅在ADC的輸出端獲得所需信號(hào)。為此，我們必須對(duì)每個(gè)輸入采取適當(dāng)?shù)牟襟E，以確保噪聲最小化并且不會(huì)進(jìn)入這些門(mén)口。請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注我們更深入地探討這些輸入中的每一個(gè)，并更詳細(xì)地評(píng)估噪聲如何耦合到ADC中，以及可以采取哪些措施來(lái)防止噪聲。

審核編輯：郭婷