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选择转换器时,常被忽略的九项ADC技术指标

Brad Brannon?? ADI?? 2014年09月24日 ?? 收藏1
模数转换器(ADC)的种类繁多,我们总是很难弄清哪种ADC才最适合既定应用。数据手册往往会使问题变得更加复杂,许多技术指标都以无法预料的方式影响着性能。

选择转换器时,工程师通常只关注分辨率、信噪比(SNR)或者谐波。这些虽然很重要,但其他技术指标同样举足轻重。

分辨率,可能是最易被误解的技术指标,它表示输出位数,但不提供性能数据。部分数据手册会列出有效位数(ENOB),它使用实际SNR测量来计算转换器的有效性。一种更加有用的转换器性能指标是噪声频谱密度(NSD),单位为dBm/Hz或HznV。NSD可以通过已知的采样速率、输入范围、SNR和输入阻抗计算得出(dBm/Hz)。已知这些参数,便可选择一款转换器来匹配前端电路的模拟性能,这种选择ADC的方法比仅仅列出分辨率更有效。

许多用户还会考虑杂散和谐波性能,这些都与分辨率无关,但转换器设计人员一般要调整他们的设计,使谐波与分辨率相一致。

电源抑制(PSR)测量电源纹波如何与ADC输入耦合,显现在其数字输出上。如果PSR有限,相对于输入电平,电源线上的噪声将仅会受到30至50 dB的抑制。

一般而言,电源上的无用信号与转换器的输入范围相关。例如,如果电源上的噪声是20 mV rms ,而转换器输入范围是0.7 Vrms,,则输入上的噪声是–31 dBFS。如果转换器的PSR为 30 dB,则相干噪声会在输出中显现为一条–61 dBFS谱线。在确定电源将需要多少滤波和去耦时,PSR尤其有用,PSR在医疗应用或工业应用等高噪声环境中非常重要。

图1.
图1.

共模抑制(CMR)测量共模信号存在时所引起的差模信号。许多ADC采用差分输入来实现对共模信号的高抗扰度,因为差分输入结构本身能抑制偶数阶失真产物。

与PSR一样,电源纹波、接地层上产生的高功率信号、混频器和RF滤波器的RF泄漏以及能够产生高电场和磁场的应用会引入共模信号,虽然许多转换器未规定CMR,但他们通常具有50至80 dB的CMR。

时钟相关技术指标,尽管比较重要,但并不总是作出规定,而且可能难以确定。

图2. 输入时钟与采样噪声的关系
图2. 输入时钟与采样噪声的关系

时钟压摆率是实现额定性能所需的最小压摆率。多数转换器在时钟缓冲器上有足够的增益,以确保采样时刻界定明确,但如果压摆率过低使得采样时刻很不确定,将产生过量噪声。如果规定最小输入压摆率,用户应满足该要求,以确保额定噪声性能。


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ADC? PSR? 共模抑制? 时钟?

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