扫码关注
模数转换器即A/D转换器，简称ADC，将
采样是利用模拟开关将连续变化的模拟量变成离散的数字量，由于经采样后形成的数字量宽度较窄，经过保持电路可将窄脉冲展宽，形成梯形波。量化是将阶梯形模拟信号中各个电压值转化为某个最小单位的整数倍，便于用数字量来表示。编码是将量化的结果(即整数倍值)用二进制数码来表示。这个过程则实现了模数转换。
分辨率与动态范围
ADC分辨率为用于表示模拟输入信号的位数。为了更准确地复现模拟信号，须提高分辨率，使用较高分辨率的ADC也降低了量化误差。但成本就上去了。动态范围(DR)定义为器件本底噪声至其规定最大输出电平之间的范围，通常用dB表示。ADC的动态范围是指ADC能够分辨的信号幅值范围；ADC的分辨率位数(N)决定ADC的动态范围，代表ADC可测量的输入信号等级范围，DR可定义为：
由于信号在给定时间视窗内的RMS幅值取决于信号幅值在该时间视窗内如何变化，因此ADC的DR变化取决于输入信号特征。对于其满量程范围(FSR)内的恒定DC输入而言，理想的N位ADC可分别测量FSR和FSR/2N的最大及最小RMS幅值。因此，ADC的DR为：
02信噪比与信噪失真比
模转换器的信噪比(SNR)是指输入信号功率与噪声功率的比值，这里用来量化数据转换器内的噪声，SNR也能使用信号幅度和噪声幅度的RMS值来衡量，以dB为单位。
03有效位数（ENOB）
有效位数 (ENOB) 是用于衡量数据转换器相对于输入信号在奈奎斯特带宽上的转换质量(以位为单位)的参数。这里的ENOB假定转换器是拥有理论上完美性能，不发生失真，唯一产生的噪声是量化噪声，所以SNR 等于SNDR，即SNR(dBFS)= 6.02N+1.76dB。因此，ENOB也是SNDR的另一种表达方式：
总谐波失真(THD)测量信号的失真成分，用相对于基波的分贝(dB)表示。对于ADC，总谐波失真(THD)是所选输入信号谐波的RMS之和与基波之比。测量时，只有在奈奎斯特限值之内的谐波被包含在内。
类似于THD因非线性原因随输入频率增加而劣化，ENOB值也会随频率加大而劣化。ENOB来自于SNDR，而SNDR又与THD以及SNR相关联。要了解数据转换器的准确ENOB，需阅读数据手册中的详细规格和规定的条件。
大部分模拟数据转换器IC厂商一般倾向于推广理想条件下的ENOB，尤其是数据手册标题所载的ENOB值。然而，大量系统工程师和采购经理仍然好奇的是，为什么测量出的ENOB值和数据手册所载的理想值不同？
实际使用中，由于ADC自身存在噪声和误差，其输出不仅有量化噪声，还有失真引起的高次谐波，因此从未能达到这一SNR值。计算ADC的有效N：
ENOB = (SNR–1.76)/6.02 dB。
假设器件是一款12位ADC，ENOB可能仅为10bit。但需要注意的是这并不表示把ADC的后两位删掉就可以当成一个理想的10bit ADC来使用，这里ENOB的意思是12bit非理想ADC的SNDR与理想的10bit ADC的SNR相等。
有关ENOB的一些理解要点：
• 一般数据转换器数据手册标题显示的“位数”(12位或14位)指的是数字位或电压分辨率。这与ENOB无关。• ENOB主要与噪声、非线性和输入频率存在函数关系。• ENOB会因多种外部不确定性因素(例如时钟源、电源等)而劣化。• ENOB是在整个奈奎斯特带宽上(DC到fs/2)计算的。
~END~
声明：文章转自网络，版权归原作者所有！如涉及您的版权，请联系我们删除！
