關(guān)于A(yíng)DC的有效噪聲系數的討論 

當使用1采樣或分，采樣接收器應用中1奈奎斯特模擬 - 到 - 數字轉換器（ADC），1射頻設計師需要知道ADC的有效噪聲的數字，執行確定的為“完整的接收機級聯(lián)噪聲圖線(xiàn)起來(lái)。

下面的討論假定噪聲是整個(gè)轉換器的奈奎斯特頻帶的單位和設計師提供的手段，以確定ADC的有效噪聲系數的估計。此外，本文還提供了一個(gè)有效的噪聲系數為奈奎斯特ADC和過(guò)采樣ADC的直接比較。  風(fēng)速計| 照度計| 噪音計| 輻照計| 聲級計| 溫濕度計| 紅外線(xiàn)測溫儀| 溫濕度儀| 紅外線(xiàn)溫度計

ADC的信號信噪比（SNR）是信號的功率比非信號功率。非信號功率，包括熱噪聲，量化噪聲和其他殘余錯誤的轉換，ADC的奈奎斯特帶寬（fSAMPLE / 2）測量。信噪比通常被定義為一個(gè)連續的正弦波在一定程度低于全量程（FS）的轉換器，通常0.5分貝到1分貝應用到ADC輸入信號。 ADC的信號轉換成離散輸出使用非線(xiàn)性過(guò)程的水平。最小的離散步驟被稱(chēng)為量化水平，這是一個(gè)ADC分辨率的功能，或位數。有一個(gè)正弦波的實(shí)際價(jià)值和量化的水平之間的差異（或錯誤）。一個(gè)理想的轉換器的誤差可導致表達水平在量化的任何值

SNR =（1.763 + 6.02×B）分貝，

其中，B是數據轉換器的位數。

不幸的是，許多因素會(huì )降低ADC的理想的性能，在較低的信噪比值和較高的有效噪聲系數值。這些因素包括熱噪聲，時(shí)鐘抖動(dòng)（尤其是具有高轉換率較高的輸入頻率），和subranging錯誤。大型設備非線(xiàn)性諧波雜散，但這些諧波通常排除信噪比計算。在實(shí)踐中，應至少衰減10dB濾波器抗混疊放置在A(yíng)DC前，轉換器的上游，以防止混入到轉換器的奈奎斯特頻帶的噪聲。

以下參數需要確定奈奎斯特ADC的有效噪聲系數：

滿(mǎn)量程功率級：允許的最大規模​​的功率電平（以dBm為單位），可應用于A(yíng)DC的模擬輸入ADC的最大輸入電壓（夾點(diǎn)）和模擬輸入終端電阻決定。轉換器的輸入電壓范圍通常是指定電壓峰 - 峰值（VP-P）的，從它的峰值電壓（VP）可以很容易地被發(fā)現。

相應的RMS水平是：

VRMS =副總裁/√2 = VP×0.707

在A(yíng)DC的輸入信號功率被發(fā)現知道VRMS和RIN：

信號功率=（RIN的Vrms2）/（瓦特）

的滿(mǎn)量程信號功率（dBm）的計算公式為：

信號功率= 10×日志（（（Vrms2）/ RIN）的×1000mW/Watt）= 10×日志（（Vrms2）/ RIN）的30分貝

ADC的SNR：SNR值，發(fā)現無(wú)論是在制造商的數據表或可以由用戶(hù)自己所需的輸入頻率測量確定。數據表將提供從SNR值確定的條件。如果該用戶(hù)的措施信噪比直接在預定的應用程序，所有電路的噪聲貢獻將考慮在測量數據，為用戶(hù)提供最準確的信噪比估計。 （注意：請記住不包括馬刺在SNR測量噪聲系數計算，只有信噪比，不SINAD，利息）�？紤]到數據表中的SNR值與實(shí)測值在奈奎斯特頻帶的總的綜合噪聲。通過(guò)簡(jiǎn)單的SNR值減去10×日志（fSAMPLE / 2），轉換器的噪聲功率歸到1Hz帶寬。 （這提供了一個(gè)dBc / Hz的單位，必須正�；痙Bm / Hz的轉換器來(lái)實(shí)現全面的水平）。這地方在1Hz帶寬的信噪比噪聲水平（以dBm為單位），可以直接轉換器的輸入噪聲，這是理論的熱噪聲地板限制，KTB相比。

KTB的計算公式如下：

KTB = 4.002×10-21瓦（或日志形式=-174dBm），其中

K =波爾茲曼常數= 1.381×10-23W/Hz/K
t = 290ķ在室溫
=歸帶寬為1Hz

確定有效的ADC噪聲系數，參考圖1，并按照以下步驟：

確定轉換器的滿(mǎn)量程的水平（以dBm）明知所允許的最大的VP-P和輸入端接電阻，RIN的。注意信噪比要么制造商的數據表中指定或用戶(hù)（通常0.5分貝的規模以下1分貝）測量的水平。知道的SNR值，計算轉換器的集成奈奎斯特頻帶噪聲功率。知道的采樣率，計算10×日志（fSAMPLE / 2）。減去（3）（4）確定轉換器的1Hz帶寬的噪聲功率。 KTB計算為B = 1Hz的（等于在室溫下的-174dBm）。減去歸奈奎斯特頻帶噪聲功率，以確定ADC的有效噪聲系數KTB。

圖1。步驟，以確定有效的ADC噪聲系數。

意見(jiàn)
由于采樣率翻了一番，有效的噪聲系數降低了3dB，因為相同的輸入噪聲功率的兩倍以上，從而提高信噪比的帶寬傳播。使用測量數據，因為用戶(hù)的時(shí)鐘抖動(dòng)和其它噪聲源代表在測量得到的最準確的估計，信噪比。設備非線(xiàn)性通常不影響SNR測量諧波排除從設備的信噪比表征。如果用戶(hù)對SNR測量，必須小心測試設置不添加’假’的噪音，不會(huì )在目前的實(shí)際電路。由于RIN的降低，滿(mǎn)刻度的功率水平的提高，從而增加有效的噪聲系數為恒定SNR。
圖2顯示了為奈奎斯特ADC和一個(gè)過(guò)采樣ADC的有效噪聲系數的直接比較。過(guò)采樣轉換器的噪聲密度是指在轉換器設計的頻率帶寬，信噪比歸特定的帶寬，以獲得在現場(chǎng)噪聲dBc / Hz的。

圖2。奈奎斯特ADC和采樣ADC的有效噪聲系數進(jìn)行比較。
例子
假設兩個(gè)轉換器的滿(mǎn)量程輸入電平是2Vp-p的器件的輸入端接電阻是200Ω。滿(mǎn)刻度的功率電平：信號功率= 10×日志（（Vrms2）/ RIN）的30分貝= + 4dBm的。假設一個(gè)12位轉換器，在用戶(hù)所需的輸入頻率65MSPS采樣69分貝（-1dBFS輸入電平）的測量SNR值。在奈奎斯特頻帶的集成轉換器的噪聲功率的計算方法為：+ 4dBm的 - 1DB - 69分貝=-66dBm。計算10×日志（fSAMPLE / 2）= 10×日志（65Msps模數轉換器/ 2）=75.1分貝。轉換器的規范化奈奎斯特頻帶噪聲功率減去75.1分貝從-66dBm-141.1dBm在1Hz帶寬。由此產(chǎn)生的有效的ADC噪聲系數=-141.1dBm - KTB =-141.1dBm - （-174dBm）=32.9分貝。作為對比，過(guò)采樣ADC噪聲密度將144.1dBc/Hz或145.1dBFS/Hz為了獲得相同的有效噪聲系數。
結論
一個(gè)RF設計者可以權衡幾個(gè)參數優(yōu)化采樣，子采樣，或采樣接收機架構在使用該設備時(shí)，ADC的有效噪聲系數。這些參數包括ADC的時(shí)鐘速率，終端電阻，時(shí)鐘抖動(dòng)，奈奎斯特頻帶濾波，在這篇文章中討論。