ADC中如何確定位數(shù)以及有效位數(shù)的理解

　　ADC/模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)介

　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡(jiǎn)稱ADC，通常是指一個(gè)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_blank">數(shù)字信號(hào)的電子元件。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)。由于數(shù)字信號(hào)本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個(gè)相對(duì)大小。故任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號(hào)大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的大小。

　　分類及特點(diǎn)

　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器的種類很多，按工作原理的不同，可分成間接ADC和直接ADC。間接ADC是先將輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間或頻率，然后再把這些中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，常用的有雙積分型ADC。直接ADC則直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，常用的有并聯(lián)比較型ADC和逐次逼近型ADC。

　　并聯(lián)比較型ADC：采用各量級(jí)同時(shí)并行比較，各位輸出碼也是同時(shí)并行產(chǎn)生，所以轉(zhuǎn)換速度快。并聯(lián)比較型ADC的缺點(diǎn)是成本高、功耗大。

　　逐次逼近型ADC：它產(chǎn)生一系列比較電壓VR，但它是逐個(gè)產(chǎn)生比較電壓，逐次與輸入電壓分別比較，以逐漸逼近的方式進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的。它比并聯(lián)比較型ADC的轉(zhuǎn)換速度慢，比雙分積型ADC要快得多，屬于中速ADC器件。

　　雙積分型ADC：它先對(duì)輸入采樣電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行兩次積分，獲得與采樣電壓平均值成正比的時(shí)間間隔，同時(shí)用計(jì)數(shù)器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好;主要缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度低。

　　ADC工作原理

　　輸入端輸入的模擬電壓，經(jīng)采樣、保持、量化和編碼四個(gè)過程的處理，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)碼輸出。采樣就是利用模擬開關(guān)將連續(xù)變化的模擬量變成離散的數(shù)字量，如上圖中波形③所示。由于經(jīng)采樣后形成的數(shù)字量寬度較窄，經(jīng)過保持電路可將窄脈沖展寬，形成梯形波，如波形④所示。量化就是將階梯形模擬信號(hào)中各個(gè)電壓值轉(zhuǎn)化為某個(gè)最小單位的整數(shù)倍，便于用數(shù)字量來(lái)表示。編碼就是將量化的結(jié)果（即整數(shù)倍值）用二進(jìn)制數(shù)碼來(lái)表示。。這個(gè)過程就實(shí)現(xiàn)了模/數(shù)轉(zhuǎn)換。目前集成模／數(shù)轉(zhuǎn)換器種類較多，有8位、10位模／數(shù)轉(zhuǎn)換器。

　　ADC位數(shù)的確定

　　ADC位數(shù)是根據(jù)傳輸方式和噪聲來(lái)計(jì)算的。如，64QAM/7/8碼率在視頻解碼正常的最低信噪比為28dB（某種衰落信道下）；OFDM在輕微削波時(shí)的峰均比假設(shè)為11dB，所以ADC的最大信噪比至少要40dB，考慮信號(hào)波動(dòng)給AGC留出3dB的余量，那么ADC至少要42/6=7位。剩下的就應(yīng)該是考慮到噪聲等因素留的余量了。

　　ADC每增加一位，信噪比提高6dB，前提是輸入ADC的波形沒有噪聲。模擬信號(hào)的信噪比是一定的，ADC之后的信號(hào)的最高信噪比也就定了。

　　我覺得得分情況。有兩點(diǎn)：首先RF指標(biāo)不可能無(wú)限高的；其次，RF指標(biāo)越高成本越高。對(duì)低成本系統(tǒng)，是鏈路預(yù)算決定射頻指標(biāo)，如wlan；對(duì)高成本系統(tǒng)，可能是RF指標(biāo)決定鏈路預(yù)算，如星際通信。

　　選AD，看接收信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍要求和解調(diào)性能的要求。 非線性指標(biāo)，取決于接收信號(hào)的特性以及干擾的特性。

　　ADC有效位數(shù)的理解

　　假設(shè)一個(gè)12位非理想的ADC，其ENOB為10bit，這并不表示把ADC的后兩位刪掉就可以當(dāng)做一個(gè)理想的10bitADC來(lái)使用，如果去掉后兩位把該ADC作為一個(gè)10bit的ADC來(lái)測(cè)試，你會(huì)發(fā)現(xiàn)它的ENOB不到10bit。

　　ENOB的計(jì)算方法是使用ADC測(cè)量出的SNDR根據(jù)公式SNDR=6.02*ENOB+1.76換算而來(lái)的，從這個(gè)公式我們可以明白這里ENOB的意思是12bit非理想ADC的SNDR與理想的10bitADC的SNR相等。

　　對(duì)于一個(gè)非理想的ADC，其輸出不僅有量化噪聲，還有失真引起的高次諧波，所以會(huì)在SNDR的計(jì)算中抵消一部分精度。

　　信噪失真比 SNDR

　　SNDR是指頻帶內(nèi)信號(hào)總功率和噪聲以及諧波功率之和的比值。它的定義和SNR的定義類似，只是為了強(qiáng)調(diào)ADC中的諧波失真。