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    送福利!專家詳解模數轉換器中的噪聲系數

    發布時間:2015-06-23 責任編輯:echolady

    【導讀】在數模轉換器中,噪聲系數與信噪比是能夠互換的。要想了解噪聲密度,必須對噪聲系數有所了解,而信噪比則是目標頻段的噪聲總量。本文就由專家為我們解析模數轉換器中的噪聲系數。

    在嘗試了解級聯信號鏈的動態機制時,噪聲系數用起來是十分方便的。當源電阻增加4倍時,噪聲系數將提高6 dB,但是,增加的電阻同時會增加轉換器中的約翰遜噪聲。源電阻較高或者超過模擬前端(變壓器或放大器)上滿量程輸入信號的一半時,目標頻段中的噪聲將變得難以控制,最終導致轉換器性能下降。

    為何如此?如果調低滿量程輸入,必須調高增益。在理論上,這樣做看起來沒什么問題,但是,變壓器對增益帶寬的依賴性比放大器高,因此,用高增益變壓器優化噪聲系數的做法會增加實現100 MHz以上的常見高中頻應用的難度。

    放大器也存在類似的問題:隨著增益的提高,信號和放大器噪聲都會增加,結果會降低轉換器的性能。要維持性能不變,就需要采用基于高損耗阻性元件的高階抗混疊濾波器。
    在設計轉換器前端時,一定要考慮噪聲頻譜密度(NSD)。噪聲頻譜密度通常以nV/√Hz為單位,對轉換器具有十分重要的意義,因為要在數字域中對噪聲頻譜密度進行處理,以便區分并最終挑出頻段中的目標信號。

    專家詳解模數轉換器中的噪聲系數
    圖1.AD9625前端設計示例。

    總之,要把增益放在適當的位置,確保整個信號鏈中的輸入和輸出滿量程信號均實現最大化。在任何信號鏈中,衰減、填充位或電阻都不是良性的噪聲系數折衷考慮因素,因為結果會浪費功耗,而且電阻還會增加噪聲。

    噪聲系數 = Pf– SNR – 10 log BW + 174 dBm,其中,Pf為輸入網絡的滿量程功耗,SNR為輸入網絡的實測信噪比,BW為輸入網絡的–3 dB帶寬,174 dBm為熱噪底;熱噪底 = kTBW,其中,k為1.38 ×10–23,室溫下,T為300K。

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