關(guān)于ADC噪聲系數(shù)的解析

在課程里，我說(shuō)，基于ADC的噪聲系數(shù)，我的看法是這樣的：

(1) 手冊(cè)里的ADC的SNR是基于fs/2里面的總噪聲的，因?yàn)樵?a target="_blank">數(shù)字信號(hào)處理的過(guò)程中，一般會(huì)有數(shù)字濾波器，所以輸出信噪比會(huì)有處理增益，即信噪比會(huì)提高10*log(fs/2/BW)。但是這個(gè)輸出信噪比的提高，并不意味著ADC的噪聲系數(shù)也會(huì)變小，這是因?yàn)橛?jì)算輸入信噪比時(shí)，帶寬也應(yīng)該用BW來(lái)計(jì)算，而不是fs/2了。所以噪聲系數(shù)還是維持原值。

(2) 因?yàn)檩敵鲂旁氡萐NR，如果以dBFS為單位的話，隨著信號(hào)的幅度的減小，值基本是保持不變的，當(dāng)然如果以dBc為單位的話，是變小的。不過(guò)，如果以dBFS為單位的時(shí)候不變的話，那就說(shuō)明在輸入信號(hào)幅度減小時(shí)，NSD是沒(méi)有變化的。所以前級(jí)的增益的大小，只要能把ADC的噪聲抑制住，就行了，不需要一定要把前端增益設(shè)置的很高，把進(jìn)入ADC的輸入推到接近滿量程的地方。

關(guān)于第二點(diǎn)，是因?yàn)槟壳拔业睦斫馍鲜沁@樣的，而且我確實(shí)基于這樣的原則設(shè)計(jì)過(guò)產(chǎn)品，所以給大家表達(dá)這樣的看法。

不過(guò)，這個(gè)觀點(diǎn)，在群里引起了大家的激烈討論，知識(shí)總是越辯，理解的越真切。

“接近滿量程的地方，ADC的性能是最好的吧”

“我們基帶一般是調(diào)滿量程”

“我還是覺(jué)得信號(hào)變小了，信噪比會(huì)惡化”

“噪底沒(méi)有變化，信號(hào)小了，信噪比不久是相當(dāng)于變化嗎？”

“我看到過(guò)我們ADC采集過(guò)來(lái)的信號(hào)，功率小了，正弦波波形不好”

......

群友發(fā)了在ADI官網(wǎng)上的ADC性能模擬圖片。

首先，噪底是不變的，這個(gè)大家都是同意的，大家不同意的是：

（1）SNR是變小了

（2）輸入信號(hào)的幅度，一般都是調(diào)到滿量程附近。

關(guān)于第一點(diǎn)，我覺(jué)得，大家其實(shí)是觀點(diǎn)是一致的，就是SNR(dB)變小了，但是SNR(dBFS)是不變的，NSD是不變的（這點(diǎn)在官方模擬軟件中也是如此）。

關(guān)于第二點(diǎn)，大家的意見(jiàn)有分歧。

然后我下課后，又想了想，不知道這樣講，大家會(huì)不會(huì)同意我的觀點(diǎn)。

首先，當(dāng)前級(jí)增益大到一定程度時(shí)，再增大，對(duì)級(jí)聯(lián)的噪聲系數(shù)，就沒(méi)有影響了。所以，假定ADC前端的噪聲系數(shù)是一個(gè)固定值。關(guān)于這點(diǎn)，應(yīng)該沒(méi)有異議。

那么則SNRout=SNRin/NF，也就是說(shuō)，在輸入到ADC的信號(hào)的信噪比其實(shí)是不變的，與鏈路的增益無(wú)關(guān)(鏈路增益已經(jīng)能抑制后級(jí)的噪聲系數(shù)的前提下)。關(guān)于這點(diǎn)，應(yīng)該也沒(méi)有異議。

輸入到ADC的噪聲Nout=Nin*NF*G，信號(hào)大小Sout=Sin*G，這是和官網(wǎng)上模擬的區(qū)別，官網(wǎng)上模擬的輸入噪聲是熱噪聲，但是實(shí)際情況下，ADC的輸入噪聲是熱噪聲經(jīng)過(guò)放大且疊加了鏈路噪聲的。也就是說(shuō)，當(dāng)調(diào)節(jié)信號(hào)幅度到ADC的滿量程附近時(shí)，其實(shí)前端的噪聲也是被相應(yīng)的抬高了，但是，我們?cè)谀MADC性能，調(diào)節(jié)信號(hào)的大小時(shí)，輸入噪聲始終為熱噪聲。

所以，只要增益設(shè)置合適，保證ADC的本身噪聲比前級(jí)輸入的噪聲低個(gè)16dB以上，即基本不影響其輸入的信噪比，基帶就能正常解調(diào)。而ADC的噪聲譜密度，是基本不隨輸入信號(hào)大小的變化而變化的。

講了這么多，好像還是很繞哈！

審核編輯：劉清