《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Δ-Σ ADC噪声与数据速率的关系
摘要: 本文是对 Δ-Σ ADC 内部工作原理进行简要概述的最后一部分。您已经了解了调制器在某个特定时间和频率域中如何工作,以及如何在高频中形成转换量化噪声。该调制器实施了一个过采样系统,该采样系统拥有一个积分器和负反馈。另外,您还阅读了解了一些与数字/抽取滤波器内部工作原理相关的信息。
關(guān)鍵詞: 数据转换 ADC 噪声 数据速率
Abstract:
Key words :

  作者:Bonnie Baker

  本文是對 Δ-Σ ADC 內(nèi)部工作原理進(jìn)行簡要概述的最后一部分。您已經(jīng)了解了調(diào)制器在某個特定時間和頻率域中如何工作,以及如何在高頻中形成轉(zhuǎn)換量化噪聲。該調(diào)制器實施了一個過采樣系統(tǒng),該采樣系統(tǒng)擁有一個積分器和負(fù)反饋。另外,您還閱讀了解了一些與數(shù)字/抽取濾波器內(nèi)部工作原理相關(guān)的信息。這種濾波器降低了調(diào)制器數(shù)字 1 位流中的高頻噪聲,同時將數(shù)字化的輸入信號以低數(shù)據(jù)速率傳輸至轉(zhuǎn)換器輸出。這兩種模塊的組合便得到了一款高精度 ADC(請參見參考書目 1、參考書目 2 以及參考書目 3)。

  不管使用何種轉(zhuǎn)換器,實際精度都與 ADC 傳輸?shù)奈粩?shù)相等。當(dāng)涉及信號噪聲時,“有效精度”就是對模數(shù)轉(zhuǎn)換有用位的描述。有效精度等于 ADC 的有效位數(shù)。調(diào)制器 FS(采樣速率)和 FD(輸出數(shù)據(jù)速率)的比決定了抽取或過采樣,比率,其會直接影響有效精度。抽取比的范圍介于 4~32,768 之間,其與每個數(shù)據(jù)輸出調(diào)制器采樣的數(shù)目相等。

  請看下面圖 1 中的頻譜。假設(shè)輸出數(shù)據(jù)速率為調(diào)制器采樣頻率的一小部分(請參見圖 1a),0~FD 的輸入頻率均在輸出信號頻帶中。由于噪聲水平較低,因此有效精度較高。FD 的更高頻率不但增加了轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)速率,而且還降低了有效精度。雖然調(diào)制器的大部分噪聲都出現(xiàn)在更高頻率中,但是您獲得的有效精度仍然較低(請參見圖 1b)。圖 1c 就顯示了一個關(guān)于抽取比與采樣 ADC 有效精度之間關(guān)系的例子。

頻譜

  在不改變有效精度的條件下,提高輸出數(shù)據(jù)速率的一種方法就是提高調(diào)制器的采樣速率。您可以通過提高 Δ-Σ ADC 的主時鐘速率來提高這一速率。使用恒定抽取比后,采樣速率和功耗同時升高。此外,大多數(shù)轉(zhuǎn)換器都擁有采樣速率的實際極限,超過這一極限后其將無法正常地工作。抽取比和有效精度之間存在著緊密的聯(lián)系。保持采樣速率恒定不變并保持較低的數(shù)據(jù)速率,能夠讓您獲得較高的轉(zhuǎn)換器輸出有效精度。

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