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ADC那些事,SNR,ENOB,SFDR等

8月前浏览1357
(1)
想想十几年前,做为一个纯纯的射频工程师,看惯了射频器件的那些极简手册,第一次看到ADC的手册的时候,简直两眼一抹黑。
天,这手册的页数怎么这么多,好像永远都看不完的样子。
如果是简单功能的ADC,比如就只有个ADC的功能,手册也可以写的简单。但是现代的ADC,已经不只是只有ADC功能了,就说高速ADC中引入的JESD204B,就够手册上或者使用文档中多出很多页了。
不过,好在,了解ADC的核心指标后,看这些文档也不会那么害怕。
(2)
首先,每个ADC都有一个位数,在手册上表征为ADC  Resolution。
那ADC的位数是12位,那我们就能获得12位的ADC性能么?
答案是否定的。
在ADI的一份ADC参考资料中,讲ADC的量化噪声的时候,经过详细的推导,可以得到那个著名的SNR与位数之间的公式。
即:
也就是说,ADC如果位数是12位,那么按上述公式计算出来的信噪比就是74dB左右。
但是你要是去看厂家的手册,发现他们的SNR往外没有那么高,比如说是:
而我们在设计的时候,其实主要是关注这个SNR,而不是resolution。
当然,这个SNR会对应ENOB,也就是有效位数,英文是Effective Number of Bits。
resolution代表的是ADC上能输出多少位的二进制数,但是现实中的各种噪声,会让最低的那几位变成随机跳动的乱码,不能代表有用信号的信息。
而ENOB和SINAD有一个和上面类似的关系式。
作为射频工程师,对噪声系数的定义公式是熟悉的。
所以,ADC也可以通过这个公式来换算出ADC对应的噪声系数。
有的ADC也会直接给出噪声系数,或者噪声谱密度。
(3)
然后还有SFDR这个指标。在接收机里,也有这个类似的指标,不过有时候不太明说,而是用抗干扰性来表征。
在ADC上面呢,这个SFDR指标,也是差不多的意思,是衡量在有大干扰信号的情况下,ADC识别有用小信号的能力。
理想的ADC,除了基波信号,应该是一条平滑的噪底。但实际上,由于各种原因,除了那个基波信号,还会有一些小杂散或者HD2/HD3产生。
而SFDR就是主信号幅度与最大的哪个杂散的幅度的差值。
如果只有有用信号的话,这个倒也没什么关系,毕竟这些杂散永远比有用信号来得低。
但是就如我们在超外差接收机中需要进行频率规划的原因一样,进入接收机的是一个大的干扰信号和一个小的有用信号,而干扰信号与LO的产物落入有用中频信号带内的情况需要避免。
ADC的SFDR也是如此,当有一个大的干扰信号进入到ADC,它产生的小杂散也许就会出现在有用信号带宽内,这种情况也是需要避免。我们希望,即使杂散有落入有用信号带宽内,但是其幅度也应该是尽量小,小到其影响程度在可接受范围内。
此时SFDR就变成一个很重要的指标。
(4)
另外,在用ADC的时候,时刻还要记着采样定理,因为采样的存在,因此ADC的输出频谱会有折叠,所以ADC的输入端,总是要加一个抗混叠滤波器。
然后你看ADC的HD2,HD3那些指标的话,也能想明白,为啥HD2和HD3的频率不是在2*f0,3*f0处呢,也是因为被折叠到0~fs/2的频率范围内了。

来源:加油射频工程师
UM
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-12-20
最近编辑:8月前
加油射频工程师
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