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读书笔记：ADC的输入噪声：探讨有用的噪声(已更新)
发表于 2006-12-28 17:43:08

读书笔记1：ADC的输入噪声：探讨有用的噪声

大多数情况下，输入噪声越低越好，但是，在某些情况下，输入噪声实际上能帮助达到更高分辨率。

所有的ADC电路都产生一些由电阻器噪声引起的rms(均方)误差，和“kT/C”噪声。这两种噪声统称为“输入参考噪声”。输入参考噪声近似于高斯噪声（见图2）。在这种条件下，可以通过数字平均降低输入参考噪声。

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图2，带有少量DNL(微分非线性误差)的ADC输入参考噪声

例如，一个16 bit ADC，采样速率为100kSPS。对同一个信号的每一个输出采样的两次测量值进行平均，会降低采样速率到50kSPS，但是SNR会提高3dB。如果对每一个输出采样的四次测量值进行平均，会降低采样速率到25kSPS，但是SNR会提高6dB。...

这是因为高斯分布的对称性，所以这种平均可以一定程度上抵消噪声的影响。

结论是，一些小的噪声是有好处的（指上面的平均方法）；但是输入端的噪声越大就需要越多的平均才能达到同样的分辨率。

参考文献

1. Walt Kester, ADI公司, 《模拟对话》，2006年2月期，ADC Input Noise: The Good, The Bad, and The Ugly. Is No Noise Good Noise?

 

 

系统分类: 模拟技术
用户分类: ADC
标签: ADC 噪声
来源: 整理
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读书笔记：根据应用选择合适的ADC结构(已更新)
发表于 2006-12-28 15:29:10

读书笔记1：根据应用选择合适的ADC结构

 

 大多数ADC的应用能被划分为4种类型：1.数据采集；2.精密工业测量；3.音频；4.“高速”（暗示采样速率大于5MSPS）。

 

大多数这些应用都可以划分为3种ADC结构：1.逐次逼近型(SAR)；2.∑-△型；3.流水线(pipelined)型。

 

这三种ADC结构的特点以及它们与应用之间的关系见图1。

 

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1. 用于数据采集的SAR型ADC

 

原理如下：

 

假设X＝45；

 

试验：

X>=32? Yes-> 保留32 -> 1
X>=(32+16)? No-> 放弃16 -> 0
X>=(32+8)? Yes-> 保留8 -> 1
X>=(32+8+4)? Yes-> 保留4 -> 1
X>=(32+8+4+2)? No-> 放弃2 -> 0
X>=(32+8+4+1)? Yes-> 保留1 -> 1

 

结果：X=32+8+4+1=45(10进制)=101101(二进制)

 

从上可以判断SAR结构的ADC可以迅速得到采样结果，没有延迟。因此，SAR型ADC适合用于single-shot, burst-mode, 和multiplexed的应用。

 

2.用于精密工业测量和仪表的∑-△型ADC

 

精密指高分辨率(16 bits 到24 bits)。

 

∑-△型ADC的基本原理见图6。通过过采样(使量化噪声位于信号带宽之外以后可被数字滤波器过滤)、噪声整形(利用∑-△调制器改变量化噪声的形状

，使更大部分的噪声位于信号带宽之外)、数字滤波和上采样(decimation，使输出数据速率还原到原始采样速率fs)。

 

 

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在需要把非常小幅度的模拟信号变为高分辨率的数字信号的时候，一般使用仪表放大器+SAR DAC的形式，仪表放大器作用是抑制输入端大的共模信号(即，正输入端和负输入端之间相同的直流或者交流信号)，SAR ADC和仪表放大器的放大倍数一起提供高的系统能测量的最小电压信号( ADC的精度=2n-1,其中n代表n bit ADC; 系统能测量的最小电压=ADC电源电压/(仪表放大器放大倍数*ADC的精度))。现在∑-△型ADC可以替换上面这种传统的仪表放大器+SAR DAC结构，但是由于∑-△型ADC比较复杂，可能开发周期比较长。

 

3.用于音频应用的∑