ADC的有效位数和信噪比计算.docx

ADC 的有效位数和信噪比计算理论上，一个 ADC 的 SNR(信号与噪声的比值)等于(6.02N＋1.76)dB，这里 N 等于 ADC 的位数虽然我的数学技巧有点生疏，但我认为任何一个 16 位转换器的信噪比应该是 98.08dB但当我查看模数转换器的数据手册时，我看到一些不同的情况比如，16 位的（逐次逼近型）模数转换器指标的典型值通常可低至 84dB 高达 95dB生产厂家很自豪地把这些值写在产品的数据手册的首页，而且坦率地说，信噪比为 95dB 的 16 位 ADC 具有竞争力除非我错了，计算的 98.08dB 高于所找到最好的 16 位 ADC 数据手册中的 96dB那么，这些位数到那去了？让我们先找出理想化的公式（6.02N＋1.76 ）从何而来任何系统的信噪比，用分贝来表示的话，等于 20log10（信号的均方根 /噪音的均方根）推导出理想的信噪比公式时，首先定义信号的均方根如果把信号的峰峰值转换为均方根，则除以 即可ADC 的均方根信号用位数表示等于 ，这里 q 是 LSB（最低有效位）所有 ADC 产生量化噪声是把输入信号抽样成离散“桶”的后果这些桶的理想宽度等于转换器 LSB 的大小。

任何 ADC 位的不确定值是±1/2 LSB如果假定对应每个位误差的响应是三角形的话，则其均方根等于 LSB 信号的幅值除以 ，均方根的噪声则 综合均方根和均方根噪声条件，理想 ADC 的 SNR 用分贝表示为：重复刚才的问题，那些位数到底去那了？那些 ADC 的供应商热情地解释这个失位现象，因为他们的众多试验装置表明产品具有良好的信噪比从根本上说，他们认为电阻和晶体管的噪声导致了这种结果供应商测试其 ADC 的SNR 是通过将他们的数据带入下面的公式：这些理论和测试 SNR 的公式是完善的，但他们只能提供部分你需要知道的转换器到底能给予你的位数THD (总谐波失真)，另一个要注意的 ADC 指标，定义为谐波成分的均方根和，或者是输入信号功率的比值或者这里 HDx 是 x 次谐波失真谐波的幅值，PS 是一次谐波的信号功率，Po 是二次到八次谐波的功率ADC 的重要指标，INL（积分非线性）误差清晰地出现在 THD 结果中最后，SINAD （信号与噪声＋失真比 )定义为信号基波输入的 RMS 值与在半采样频率之下其它谐波成分 RMS 值之和的比值，但不包括直流信号对 SAR 和流水线型而言， SINAD 的理论最小值等于理想的信噪比，或6.02N＋1.76dB。

至于 Δ-Σ转换器的理想 SINAD 等于（6.02N＋1.76dB+，其中 fS 是转换器采样频率，BW 是感兴趣的最大带宽非理想 SINAD 值为 或者其中 PS 是基波信号功率，PN 是所有噪声谱成分的功率， PD 是失真谱成分功率因此，下一次当你寻找丢失的位数时，记住它是结合了 SNR、THD 和SINAD 等多个指标，这些可以让您全面了解 ADC 的真实位数--无论它采用的是逐次逼近型、流水线型还是 Δ-Σ技术，不管在数据手册的第一页中提到有多少位我的理解---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------SINAD（信纳比）SINAD=(S+N+D)/(N+D).S 是信号功率 N 是噪声功率 D 是失真功率一般失真功率取 2 到 5 次谐波的功率和需要注意的是，SINAD 不会小于 1ENOB（有效位数）ENOB = (SINAD-1.76)/6.02 1.76 为理想 ADC 的量化噪声6.02 为将 log2 转化为 log10 的系数比。