演示了行業數據表的實際使用,以確定在存在系統錯誤(例如,數據轉換器量化,時鐘抖動,通道非線性以及輸入和輸出參考噪聲)的情況下,可以實現哪些系統規格。著重介紹了有助于分析這些參數的設計工具,以及控制和減少其他系統噪聲元素的建設性方法。
本文總結了Maxim關于消除信號鏈噪聲的三部分說明。它介紹了有助于分析這些參數的設計工具,并著重介紹了控制和減少其他系統噪聲元素的建設性方法。
這是關于信號鏈中噪聲的三部分系列的最后一部分。在關于煩人的半導體噪聲的第1部分中,我們確定了所有IC中發現的半導體噪聲的起源和特征。我們解釋了如何在器件數據手冊中指定它,并說明了如何在數據手冊中未指定的實際條件下估算參考電壓的噪聲。在第2部分“數據轉換器中的噪聲和失真”中,我們重點介紹了數據轉換器特有的噪聲和失真源。我們展示了如何在數據表中指定其噪聲。
信號鏈中的噪聲
我們首先簡要回顧一下本系列第1部分中涵蓋的概念。噪聲是電氣系統中任何不受歡迎的電氣現象。根據其來源,噪聲可以分為信號鏈的外部(干擾)或內部(固有)噪聲。在圖1中,所有外部噪聲源合并為一個項Vext,所有內部噪聲源合并為一個項Vint。
信號鏈中的噪聲。
噪聲預算是在信號鏈中分配噪聲,從而在輸出端產生可接受的信噪比(SNR)。SNR定義為滿量程RMS信號電平與總RMS噪聲之比。因此,要確定信號鏈中可接受的噪聲分布,必須評估其對總SNR的影響。為此,引入了數據轉換器獨有的兩個規范:信噪比和失真(SINAD)比以及有效位數(ENOB)。
信噪比和失真
數據轉換器將SNR的定義擴展到包括失真,并使用術語信噪比和失真(SINAD)。所增加的失真包括除直流之外的所有不希望有的頻譜分量。SINAD是滿量程RMS信號與所有其他噪聲和失真分量的RMS總和之比。
SINAD可以用量化噪聲,樣本抖動,模擬噪聲和總諧波失真(THD)表示為:
信噪比和失真
在哪里:
N是分辨率(以位為單位)。
DNL是平均微分非線性,以LSB為單位。
BW是所使用的全部奈奎斯特帶寬的分數,以百分比為單位。
Tj是采樣周期的RMS抖動與正弦波信號的周期之比,以ppm為單位。
Vn是模擬噪聲,以LSBRMS為單位。
THD是總諧波失真,以百分比表示。
SINAD簡化為熟悉的“經驗法則”公式:
SNR = 6.02N + 1.76dB LSBRMShspace {50mm}(式2)
時間:
體重= 100%
DNL = 0 LSB
Tj = 0ppmRMS
Vn = 0LSBRMS
總諧波失真= 0%
這些參數值一起描述了理想的數據轉換器,其中唯一的噪聲源是采樣過程中固有的全帶寬量化噪聲。
在這種情況下,ENOB = N位。
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