ADC有哪些實(shí)際應(yīng)用?如何利用噪聲擾動(dòng)提高ADC無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍?

ADC是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)稱，在本文中不是游戲中的ADC哦。為了增進(jìn)大家對(duì)ADC的認(rèn)識(shí)，本文將基于兩個(gè)方面介紹ADC：1.ADC的實(shí)際應(yīng)用、2.如何利用噪聲擾動(dòng)提高ADC無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍。如果你對(duì)ADC具有興趣，不妨和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦。

一、ADC實(shí)際應(yīng)用

1.音樂(lè)錄制

模數(shù)轉(zhuǎn)換器是2000年代音樂(lè)再現(xiàn)技術(shù)和基于數(shù)字音頻工作站的聲音記錄所不可或缺的。人們通常使用模擬記錄在計(jì)算機(jī)上制作音樂(lè)，因此需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器來(lái)創(chuàng)建脈沖碼調(diào)制(PCM)數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流會(huì)進(jìn)入光盤和數(shù)字音樂(lè)文件。當(dāng)前用于音樂(lè)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以以高達(dá)192 kHz的速率采樣。在這些問(wèn)題上存在大量文獻(xiàn)，但是商業(yè)考慮通常起著重要作用。許多錄音棚采用24位/ 96 kHz(或更高)脈沖編碼調(diào)制(PCM)或直接流數(shù)字錄音(DSD)格式，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行下采樣或抽取，以進(jìn)行光盤數(shù)字音頻制作(44.1 kHz)，對(duì)于常用的廣播和電視廣播應(yīng)用，由于人類的奈奎斯特頻率和聽(tīng)覺(jué)范圍，將其降低到48 kHz 。

2.數(shù)字信號(hào)處理

要求ADC處理，存儲(chǔ)或傳輸幾乎任何數(shù)字形式的模擬信號(hào)。例如，電視調(diào)諧卡使用快速視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器。慢速片上8、10、12或16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器在微控制器中很常見(jiàn)。數(shù)字存儲(chǔ)示波器需要非常快速的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，這對(duì)于軟件定義的無(wú)線電及其新應(yīng)用也至關(guān)重要。

3.科學(xué)儀器

數(shù)字成像系統(tǒng)通常使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將 像素?cái)?shù)字化。一些雷達(dá)系統(tǒng)通常使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，以進(jìn)行后續(xù)信號(hào)處理。許多其他原位和遙感系統(tǒng)通常使用類似技術(shù)。所得數(shù)字化數(shù)值中的二進(jìn)制位數(shù)反映了分辨率，xxx的離散量化級(jí)數(shù)(信號(hào)處理)。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系取決于量化誤差。量化過(guò)程必須以足夠的速度進(jìn)行，這可能會(huì)限制數(shù)字信號(hào)的分辨率?？茖W(xué)儀器中的許多傳感器都會(huì)產(chǎn)生模擬信號(hào)。溫度、壓力、pH、光強(qiáng)度等。所有這些信號(hào)都可以放大并饋送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以產(chǎn)生與輸入信號(hào)成比例的數(shù)字。

二、利用噪聲擾動(dòng)提高ADC無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍

對(duì)于高速ADC,若要最大程度地提高SFDR,存在兩個(gè)基本限制：第一是前端放大器和采樣保持電路產(chǎn)生的失真;第二是ADC編碼器部分的實(shí)際傳遞函數(shù)的非線性所導(dǎo)致的失真。

提高SFDR的關(guān)鍵是盡可能降低以上兩種非線性。

要顯著降低ADC前端引起的固有失真，在ADC外部著力是徒勞的。然而，ADC編碼器傳遞函數(shù)的微分非線性可以通過(guò)適當(dāng)利用擾動(dòng)(即外部噪聲，與ADC的模擬輸入信號(hào)相加)來(lái)降低。

在一定的條件下，擾動(dòng)可以改善ADC的SFDR。例如，即使在理想ADC中，量化噪聲與輸入信號(hào)也有某種相關(guān)性，這會(huì)降低ADC的SFDR,特別是當(dāng)輸入信號(hào)恰好為采樣頻率的約數(shù)時(shí)。將寬帶噪聲與輸入信號(hào)相加往往會(huì)使量化噪聲隨機(jī)化，從而降低其影響。然而，在大多數(shù)系統(tǒng)中，信號(hào)之上有足夠的噪聲，因此無(wú)需額外添加擾動(dòng)噪聲。ADC的折合到輸入端噪聲也可能足以產(chǎn)生同樣的效果。將寬帶均方根噪聲電平提高約1 LSB以上會(huì)成比例地降低ADC SNR,且性能不會(huì)有進(jìn)一步的提高。

還有其它一些方案，都使用更大數(shù)量的擾動(dòng)噪聲，使ADC的傳遞函數(shù)隨機(jī)化。信號(hào)從ADC輸入信號(hào)中減去后，以數(shù)字方式增加到ADC輸出中，從而不會(huì)導(dǎo)致SNR性能顯著下降。這種技術(shù)本身有一個(gè)缺點(diǎn)，即隨著擾動(dòng)信號(hào)的幅度增大，允許的輸入信號(hào)擺幅會(huì)減小。之所以需要減小信號(hào)幅度，是為了防止過(guò)驅(qū)ADC.應(yīng)當(dāng)注意，這種方案不能顯著改善ADC前端產(chǎn)生的失真，只能改善ADC編碼器傳遞函數(shù)的非線性所引起的失真。

還有一種方法更容易實(shí)現(xiàn)，尤其是在寬帶接收機(jī)中，即注入信號(hào)目標(biāo)頻帶以外的一個(gè)窄帶擾動(dòng)信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，信號(hào)成分不會(huì)位于接近DC的頻率范圍，因此該低頻區(qū)常用于這種擾動(dòng)信號(hào)。擾動(dòng)信號(hào)可能還位于略低于fs/2的地方。相對(duì)于信號(hào)帶寬，擾動(dòng)信號(hào)僅占用很小的帶寬(數(shù)百kHz帶寬通常即足夠)，因此SNR性能不會(huì)像在寬帶擾動(dòng)下那樣顯著下降。

以上便是此次小編帶來(lái)的ADC相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)ADC具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!