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SNR–信噪比
信噪比(SNR)是输出信号幅度与输出噪音的比值，不包括谐波或直流分量。 按照时钟频率的一半来求噪音电平的积分。 随着频率增加，SNR通常会变差，这是因为ADC内部的比较器的精确度在较高输入压摆率(slew rate) 时会变差。精确度的损失是以ADC输出端噪音的形式出现。 在ADC中，噪音来自四个源头：
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VA-VDR电源去耦不足
ADC输出的为数字信号 ADC的电源电流为尖脉冲
ADC的数字输出激励器提供了相当快的边缘速率(升降时间)。在输出数据必须从逻辑低转向逻辑高 时，这导致输出激励器在上升时间非常快的情况下，提取不同数量的动态供电电流来给输出端上的 任何电容充电。如果模拟电路没有从ADC输出激励器去偶的话，由上述情况在输出激励器电源上引 入的噪音就会对这些模拟电路产生干扰。
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缺失编码
当没有价值的输入电压产生了一个给定的输出编码，此时讨论的编码不会在输出中出现，编码 在传输函数中消失了，就被认为是缺失编码。
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INL(ILE)
Actual “Straight” Line Ideal Straight Line
ENOB随频率的增加和随着输入电平的下降而下降，由于同样的原因，THD和SNR性能 随着频率增加而下降，随着输入电平增加而提高。请记住，ENOB取决于SINAD，而 SINAD又和THD和SNR相关。
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SFDR–无杂散信号动态范围
无杂散动态范围(SFDR)是输出信号的期望值与输入中不存在的最高振幅输出频率分量 幅值之间的差额，单位是dB。
量化噪音， 转换器本身产生的噪音， 应用电路噪音，以及 抖动。
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THD–总谐波失真
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SINAD–信号与噪音加失真比
由于它把所有不需要的分量与输入频率做比较，因此它是ADC动态性能的一个总体衡量 标准。 既然SINAD包含了SNR 和THD并且它们具有一样的权重，当SNR和–THD相同的时候场 SINAD可能出现最大值。然而，先进的ADC可以有很低的失真；假设系统反应是适当， SNR永不能非常接近–THD ，及SINAD倾向于加大至或极接近满幅。 现今ADC的THD效能很好，在不同的输入电平中所出现的效能都是没有改变的，故SNR决 定了SINAD，而SNR的效能并没有THD那么好，以致SINAD紧随SNR 。
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IMD–互调失真
任何复杂信号都同时包含在几个频率下的若干分量。转换器的转移函数中的非线性不仅会导致纯音调的失真，还会 导致两个或更多信号频率进行交互并产生互调积。发生这种情况时，其结果被称作互调失真(IMD)。 IMD可以表示为互调积中的功率与原始输入频率之一中的功率的比率。某些应用，尤其是那些与射频信号处理有关 的应用，对互调积的敏感度比对其它情况的敏感度更高。
Vref = 2.0V
积分非线性(INL)也被称为积分线性误差(ILE)和线性误差(LE)，他描述了与理想ADC的线性传输曲线的偏离。它 是对传输函数直线度的测量，且会大于微分非线性。 INL不包含量化误差、失调误差或者增益误差。 INL误差的大小和分布将决定转换器的积分线性。 INL是静态参数，并且与总谐波失真(动态参数)相关。然而，失真性能并不能从INL性能中预测到，除非当INL偏 离零点的时候THD趋向变得更差。
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输入动态范围
动态范围为可分辨的最大与最小信号之比。不要与非杂散动态范围(SFDR)相混淆。
精度(Bits) 6 8 10 12 14 16 18 20
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动态范围(Bit) 36.0 48.1 60.2 72.2 84.3 96.3 108.4 120.4
电阻器
我们经常把电阻器看作是有噪音的器件，但是，如果我们选择的是阻值低到刚好够用的电阻 器，就可以把噪音保持在不影响系统性能的程度上。
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噪音及失真的一般来源
电源旁路不足 VA-VDR电源去耦不足
VDR(或DRVD)是输出驱动电源
产生噪音的元器件及调节电路 输出/输入耦合 量化噪音 时钟噪音
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电源旁路不足
噪音通过电源进入 指定的电源抑制比(PSRR)为直流测量值 交流电源抑制比直流电源抑制比更差 交流电源抑制比随频率变化而劣化
0 1 1 0 0 1 0 … 0 加权
最低有效位 第7个最高有效位 第6个最高有效位 第5个最高有效位 第4个最高有效位 第3个最高有效位 第2个最高有效位 最高有效位 一个8位ADC的位权重 MSB B7 128
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2(n-?) 2(n-7) 2(n-6) 2(n-5) 2(n-4) 2(n-3) 2(n-2) 2(n-1)
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ADC做了些什么？
对于一个3-bit ADC，有8种可能的输出编码。 在本例中，如果输入电压为5.5V，参考电压为8V，则输出为101。 更多的为数可以有更好的精度和更小的步长。 较低的基准电压可以得到较小的步长，但要付出噪音的代价。
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最低有效位(LSB)与最高有效位(MSB)
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ENOB–Effective Number of Bits
ENOB的意义在于它表明了ADC的SINAD值等同于其有效位数(ENOB)。 有效位数(或称有效比特数量，即ENOB)是一种有助于量化动态性能的参数。ENOB的 意思是说，转换器表现得就仿佛是分辨率为ENOB、理论上完美的转换器。 理想(完美)的ADC 绝对不失真，并且它表现出的唯一噪音是量化噪音，因此SNR 等 于SINAD。由于我们知道理想ADC的SINAD是(6.02n+1.76)dB，因此我们可以用ENOB 来替换n并计算：
满刻度(失调)误差
在一个理想的ADC中，输出代码变到满度 刚好发生在当输入电压等于G*VREF*(2n1.5)/2n。 在一个真实的ADC中，产生这个转变的满 刻度模拟输入电压与理想值有一定的差 异。 满刻度误差可以用LSB、电压或者满刻度 电压的百分比来表示。 最高失调是满刻度误差的另一种类型， 定义为正向基准电压和输入电压的差 值，输入电压指的是引起输出代码转换 到满刻度加1.5LSB，或者VFS。 EOT = VFT+1.5LSB-VREF = VFS-VREF
LSB值取决于ADC的基准电压与精度 LSB = VREF/2n
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量化误差
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增加½ LSB偏移
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失调误差(零刻度失调误差)
失调误差可以表示成满刻度电压的百分比、电压值或LSB。
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增益误差(满刻度增益误差)
增益误差，或者满刻度增益误差，是指对传输函数的理想曲线的偏离。它等同于满刻度误差减 去了失调误差。如果我们转移实际的传输曲线使得零度失调误差变为零，实际和理想之间转换 的差别对满刻度信号来说就是增益误差。 满刻度误差可以用LSB数来度量，或者用理想满刻度电压的百分比来表示。
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“端点”与“最优适应”的INL测量
“端点” INL测量表示最差情况的INL
“最优适应” INL测量提供最可能的INL规格
有两种方法来测量积分非线性(INL)：最优适应和端点方法。 最优适应方法的一个优点是用户可以调节他的电路以实现低的INL参数，获得更佳的整体性能。但问题在于每块电路板都 必须调节对每个单独的转换器指导获得最小的INL参数，这是很费时的，也是昂贵的，不具可行性。 最优适应方法只适用于对动态应用，该类应用不太关心失调和增益误差，除非失调和增益误差非常大，对于某些应用它 能很好地预测总谐波失真性能。 端点测量方法让用户如果简单地调整两个端点，就能得到预测到最坏情况下的INL。因此端点方法适用于大多数ADC的应 用。 在直流应用方面的ADC应该采用端点方法来测量INL，对于动态应用的ADC来说采用任何方法来测量INL参数并没有区别。
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产生噪音的元器件/电路
常见的ADC输入信号调整 产生噪音的放大器
放大器噪音是一种明显的噪音源，但事实上是很难找到一种放大器，其抗噪音性能不会把系统 抗噪音性能退化到高精度ADC(12-bit或更高)可能达到的程度之下。在选择信号调节电路中的 放大器和缓冲器时，就需要非常仔细。
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总不可调整误差
总不可调整误差(TUE)是一个综合的参数，包含了线性误差、增益误差和失调。它是对理想情况下器件性能的最坏 情况偏离。 TUE是一个静态参数。 你不会在所有的产品中发现这个参数的；只有当整体误差参数小于1或者2 LSB时，该参数才有意义。所以一般不会 在精度高于8-Bit的转换器的数据手册里找到该参数。 如果总不可调整误差远大于其他的误差参数，对每一个误差个别包含在单独数据表内是较合理的。否则，±1/2 LSB 线性和±3 LSB满度误差的器件可能被简单地归为一个“3 LSB”部分，用户可能不知道在需要线性而不是满刻 度精确性的应用场合该器件具有极佳的性能。
ADC基础知识
April 3, 2007
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1Hale Waihona Puke 潘明富昌电子/技术方案经理