ADC是常用器件，通過ADC能夠?qū)崿F(xiàn)模擬信號和數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換。為了增進(jìn)大家對ADC的認(rèn)識，本文將對ADC，以及ADC的誤差予以探討。通過本文，你將對ADC的誤差有更加深入的了解。如果你對ADC具有一些興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、ADC介紹
模擬信號只有通過A/D轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后才能用軟件進(jìn)行處理，這一切都是通過A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)來實(shí)現(xiàn)的。與模數(shù)轉(zhuǎn)換相對應(yīng)的是數(shù)模轉(zhuǎn)換，數(shù)模轉(zhuǎn)換是模數(shù)轉(zhuǎn)換的逆過程，接下來本文將主要介紹幾種模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參數(shù)等。
與傳統(tǒng)無線電不同，軟件無線電要求盡可能地以數(shù)字形式處理無線信號，因此必須將A/D和D/A轉(zhuǎn)換器盡可能地向天線端推移，這就對A/D和D/A轉(zhuǎn)換器的性能提出了更高的要求。主要體現(xiàn)在兩個方面。
(1)采樣速率。依據(jù)采樣定理，A/D轉(zhuǎn)換器的抽樣頻率fs應(yīng)大于2Wa(Wa為被采樣信號的帶寬)。在實(shí)際中，由于A/D轉(zhuǎn)換器件的非線性、量化噪聲、失真及接收機(jī)噪聲等因素的影響，一般選取fs>2.5Wa。
(2)分辨率。采樣值的位數(shù)的選取需要滿足一定的動態(tài)范圍及數(shù)字部分處理精度的要求，一般分辨率80dB的動態(tài)范圍要求下不能低于12位。
二、ADC誤差探討
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(亦稱為ADC)廣泛用于各種應(yīng)用中，尤其是需要處理模擬傳感器信號的測量系統(tǒng)，比如測量壓力、流量、速度和溫度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(僅舉數(shù)例)。一般而言，這些信號屬于時域簽名，以脈沖或階躍函數(shù)的形式出現(xiàn)。
在任何設(shè)計(jì)中，理解這些類型應(yīng)用的總系統(tǒng)精度始終都是非常重要的，尤其是那些需要對波形中極小的靈敏度和變化進(jìn)行量化的系統(tǒng)。理想情況下，施加于信號鏈輸入端的每一個伏特都由ADC以數(shù)字表示一個伏特的輸出。但是，事實(shí)并非如此。所有轉(zhuǎn)換器和信號鏈都存在與此相關(guān)的有限數(shù)量誤差。
無論何種信號鏈，轉(zhuǎn)換器都是系統(tǒng)的基本要素。為設(shè)計(jì)選擇的任何ADC都會決定系統(tǒng)的總精度。換言之，系統(tǒng)精度不可能高于轉(zhuǎn)換器的最低有效位(LSB)大小。為了表明這一點(diǎn)，讓我們來看一個簡短的ADC不精確性指南。
首先，注意到由于ADC不是理想的，并且分辨率有限，因此它們在輸出端只能顯示有限數(shù)量的信息表示。表示的信息數(shù)量由轉(zhuǎn)換器滿量程輸入除以2N表示，N為轉(zhuǎn)換器的理想位數(shù)。
例如，假設(shè)選擇一個12位ADC，則它可在輸出端以4096個數(shù)字表示施加于轉(zhuǎn)換器輸入端的任何信號。這些表示信息確實(shí)存在有限量的誤差。
對最基本的模數(shù)轉(zhuǎn)換器誤差進(jìn)行定義并有所了解后，再說明這些誤差的區(qū)別會有些幫助。大部分ADC的失調(diào)和增益都存在這種小誤差，通常可以忽略或通過外部模擬電路調(diào)節(jié)(消除)，或者采用數(shù)字技術(shù)校正。然而，諸如線性度、量化和溫度系數(shù)等其他誤差無法輕易調(diào)節(jié)或消除。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器線性度只與轉(zhuǎn)換器自身有關(guān)，即取決于架構(gòu)和工藝變化。有很多方法可以校正，但都很昂貴。設(shè)計(jì)人員有兩種選擇：購買更好、成本更高的轉(zhuǎn)換器，或采用數(shù)字手段校正線性度。數(shù)字校正的成本也十分高昂。這意味著可能需要更多資源來指定DSP或FPGA，因?yàn)榫€性度會隨溫度和工藝的變化而改變。根據(jù)采樣速率、IF和分辨率，數(shù)字校正可能需要廣泛的特性表述和查找表，以便即時校正或調(diào)節(jié)ADC的性能。
線性度有兩種類型的誤差：它們是差分非線性和積分非線性，通常分別稱為DNL和INL。DNL定義為偏離理想值的一切誤差或偏差。換言之，它表示兩個相鄰代碼的模擬差與理想代碼值VFS/2N之間的偏差?？蓪⑵淇醋髋cADC的SNR性能相關(guān)的因素。隨著代碼的偏差越來越大，轉(zhuǎn)換數(shù)也隨之下降。該誤差在溫度范圍內(nèi)的界限為±0.5 LSB，可保證無失碼。
INL定義為零電平和滿量程之間的理想直線近似曲率偏差。多數(shù)情況下，INL決定了ADC的SFDR性能。INL總偏差形狀可以決定最主要的諧波性能。比如，INL曲線呈弓形會相應(yīng)產(chǎn)生更差的偶次諧波，而INL曲線呈S弓形則通常產(chǎn)生奇次諧波。該誤差本質(zhì)上與頻率有關(guān)，并與這類誤差分析無關(guān)。
哪怕可以消除靜態(tài)失調(diào)和增益誤差，與失調(diào)和增益誤差有關(guān)的溫度系數(shù)將會依然存在。
以上便是此次小編帶來的“ADC”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對ADC誤差具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!
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