ADC器件性能指标与选取1

在中频数字化中ADC是其重要的组成部分，通常情况下衡量AD转换性能的

指标有：转换灵敏度、信噪比(SNR)、有效转换位数(ENOB)、孔径误差、微

分非线性误差、积分非线性误差、无杂散动态范围(SFDR)等

a)      转换灵敏度

AD转换器的位数越多，器件的电压输入范围越小，它的转换灵敏度越高。

b)      信噪比(SNR)

如果信号的带宽固定，采样频率越高，效果就相当于在一个更宽的频率范围

内扩展量化噪声，从而使SNR有所提高。如果信号带宽变窄，在此带宽内的噪声

也减小，信噪比也会有所提高。通常在AD采样之前加一个带通(或低通)滤波器，限制信号带宽，改善信噪比。

c)      有效转换位数(ENOB)

由于AD转换器件不能做到完全线性，总是存在零点几位甚至一位的精度损

失，从而影响AD的实际分辨率，降低AD的转换位数。一般情况下，信号幅度越大，信号频率越低，所得到的有效转换位数越多。

d)      孔径误差

孔径误差是由于模拟信号转换成数字信号需要一定的时间来完成采样、量化、

编码等工作而引起的。

e)      微分非线性误差

微分非线性误差指ADC的实际传输特性曲线上每上一个台阶的长度(码宽)和

ADC的最低有效位的差。ADC相邻两刻度之间最大的差异就叫微分非线性DNL，也称为差分非线性。如果微分非线性大于1 LSB，则ADC就可能会产生失码。

f)      积分非线性误差

积分非线性表示了ADC器件在所有数值点上对应的模拟值和真实值之间误差最大的那一点的误差值，也就是输出数值偏离线性最大的距离。单位是LSB。INL是DNL误差的数学积分，即一个具有良好INL的ADC保证有良好的DNL。

g)      无杂散动态范围(SFDR)

频谱中第一奈奎斯特区域内除信号和直流成分外，功率最大的频率成分称为

最大伪峰谱(peak spurious spectral content)。对于接近满刻度的输入信号，最大伪峰谱一般由信号的最初几级谐波之一决定；而对于低于满刻度几个dB的输入信号而言，ADC的微分非线性会产生其他伪峰，可能大于谐波产生的伪峰，因此这种情况下的最大伪峰应考虑所有的畸变源，而不仅仅是输入信号。信号幅度的均方根值与最大伪峰谱幅度的均方根值之比即无杂散动态范围(SFDR)。

 

实际设计中AD器件的选择应保证系统设计功能和性能的实现，一般AD器件选择的原则：

a)      合适采样速率选择；

b)      采用分辨率较好的器件。因为器件的分辨率越高，所需的输入信号的幅度就越小，它的三阶截点就可以做的较高。AD器件的分辨率主要取决于器件的转换位数和器件的信号输入范围。转换位数越高，信号的束缚范围越小，则转换器的性能越好，制作工艺要求也就越高。在选择AD器件时一定要尽可能选择信号的输入范围小的AD器件，这样可以减轻前端放大器的压力，有利于提高动态范围；

c)      一般来说AD转换位数越高越好，由于AD的无杂散动态范围指标主要取决于转换位数，AD器件的转换位数越多，其杂散动态范围越高；

d)      根据环境条件选择AD转换芯片的环境参数，例如功耗、工作温度。AD转换器的功耗尽可能低，因为器件的功耗太大会带来供电、散热等许多问题；

e)      根据接口特征考虑选择合适的AD转换器输出状态。例如AD转换器是并行输出还是串行输出；输出电平是TTL电平、COMS电平还是ECL电平；输出编码是偏移码方式还是二进制补码方式；有无内部基准源；有无结束状态等。