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1、电子·电路2010年第23卷第3期ElectronicSci1&Tech1/Mar115,2010ADC模数转换器有效位计算张志强,阮黎婷,倪涛,赵前晟(西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室,陕西西安710071)摘要将模拟信号转换为数字信号后再进行处理,是当前信号处理普遍使用的方法,模数转换器(ADC)就是将模拟信号转换为数字信号的器件,所以计算其有效转换位数对系统性能评估就显得尤为重要。文中结合项目工程实践,讨论了ADC有效转换位数的两种测试方法:噪声测试法和信噪比测试法,并对两种方法进行了仿真与分析。关键词ADC模数转换器;噪声测试法;信噪比测试法中图分类号TP212文献标识码A文
2、章编号1007-7820(2010)03-084-02CalculationofEffectiveNumbersofBitsfortheAnalog2to2digitalConverterZhangZhiqiang,RuanLiting,NiTao,ZhaoQianshen(StateKeyLaboratoryofRadarSignalProcessing,XidianUniversity,Xipan710071,China)AbstractItisacommonpracticetoconvertanalogsignaltodigitalsignalbeforesignalprocessing
3、.Analog2to2digitalconverter(ADC)isveryimportantindigitalsignalprocessboard,socalculationoftheeffectivenumbersofbits(ENOB)isofgreatimportanceforevaluationofsystemperformance.TwotestingmethodsofENOB,namelynoisetestingmethodandSNRtestingmethod,arediscussedinthispaper,botharethensimulatedandanalyzed.Key
4、wordsanalog2to2digitalconverter;noisetestingmethod;SINADtestingmethod随着ADC模数转换器在软件无线电中的广泛应1有效位测试方法用,ADC模数转换器的性能参数也变得越来越重要。评价ADC模数转换器的性能指标主要有A/D转换位111噪声测试法数,无杂散动态范围(SFDR)、信噪比(SNR)、转换为AD6645的时钟输入端输入系统的采样时钟,速率和量化灵敏度等。一般来说,ADC的转换位数然后将数据输入端置空,对噪声进行模数变换,采集[1]越多,其动态范围就越高。但由于ADC本身的量模数变换后的相关数据,然后计算其有效位,计算方化噪
5、声,以及由它的微分非线性和积分非线性误差带法如下:来的噪声和谐波、采样时钟抖动引入的噪声、系统的(1)采集到的数据个数为N,数据为xi;热噪声、印刷电路板内信号之间串扰带来的噪声等,(2)计算其均值,计算公式为NADC的实际转换位数与理想的转换位数有差别。因1e=∑xi(1)此确定ADC的实际有效位对精确评价系统性能就显2i=1的非常重要。文中ADC模数转换器采用的是美国AD(3)将各点数据减去均值后求均方差公司的AD6645。它是一种高速、高性能的单片14位N12[2]σ=∑(xi-e)(2)的模数转换器。Ni=1(4)ADC的有效位ENOB(EffectiveNumbersOfBits)为
6、ENOB=14-(log2σ+1)(3)收稿日期:2009208226112信噪比测试法作者简介:张志强(1985-),男,硕士研究生。研究方向:为AD6645时钟输入端输入系统采样时钟,雷达信号处理与高速实时数字信号处理。阮黎婷(1984-),女,硕士研究生。研究方向:雷达信号处理与波形设计。倪涛AD6645的信号输入端输入实际工作信号的载频正弦(1984-),男,硕士研究生。研究方向:高速数字电路设计波,采集模数转换后的相关数据,计算其信噪比,根与信号完整性分析。赵前晟(1985-),男,硕士研究生。研据有效位数与信噪比的线性关系,可以得到在此载频究方向:雷达信号处理与高速实时数字信号处理
7、。下ADC的实际有效位数。84张志强,等:ADC模数转换器有效位计算电子·电路有效位数与信噪比的关系如式(4)所示2仿真与分析SNR-1176ENOB=(4)6102如果采样频率不是输入信号的整数倍,时域上会其中,SNR为信噪比。产生截断效应,因而带来截断噪声。此时可以通过加AD6645信号输入端的实际输入信号为窗来弥补能量泄露带来的信噪比损失[4]。设输入信号X(t)=S(t)+N(t)(5)幅
