Dithering对ADC量化误差影响的分析研究-论文.pdf

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1、熬BR嗽sG湖【本文献信息】刘欣，熊兴中，杨平先．Dithering对ADC量化误差影响的分析研究[J]．电视技术，2014，38(11)Dithering对ADC量化误差影响的分析研究刘欣，熊兴中，杨平先(四川理工学院人工智能四川省重点实验室，四川自贡643000)【摘要】针对模数转换器ADC中抖动Dithering对量化噪声的影响问题，对3种典型分布的抖动信号进行了理论分析研究，并通过系统模型直接验证输出波形。理论分析及实验结果表明只要加入的Dithering信号能够降低量化噪声对输入信号的依赖关系，并且Dithering信号的特征函数在一定条件下能够为零，则Dithering

2、信号就能有效地改善ADC的非线性特性，在一定程度上减少量化噪声对系统性能的影响，其中均匀分布的Dithering信号可以明显改善ADC的性能，从而也印证了上述分析和结论。【关键词】模数转换器；非线性特性；抖动信号；量化噪声；均匀分布【中图分类号】TN79【文献标志码】BAnalysisandResearchofDitheringEfectsonADCQuantizationNoiseLIUXin，XIONGXingzhong，YANGPingxian(ArtifcialIntelligefl~．eofKeyLaboratoryofSichuanProvince，SichuanUni

3、versityofScience&Engineering，SichuanZigong643000，China)【Abstract】AccordingtotheditheringeffectsonthequantizationnoiseinAnalog-to-DigitalConversion(ADC)，threekindoftypicaldistributionofditheringtheoreticallyareanalyzedandresearched，andtheoutputwaveformofADCinsimulationmodelisverifieddirectly．Th

4、eoreticalanalysisandex‘perimentalresultsindicatethattheditheringCanimprovethenonlinearcharacteristicsofADCeffectively，andreducetheeffectonquantizationnoiseper—formaneetosomeextent，iftheditheringcanweakenthereliantrelationshipbetweenthequantizationnoiseandtheinputsignals，moreover，thecharac—teri

5、stiefunctionofditheringequaltozeroundercertainconditions．TheditheringwhichistheuniformdistributioncallimprovetheperformanceoftheADCdistinctlyconfirmedtheanalysisandexperimenta1．【Keywords】ADC；nonlinearcharacteristics；dithering；quantizationnoise；uniformdistributionDithering的中文意思为“抖动”，近年来，在ADC中加号

6、的有效性条件，从而为有目的、有针对性地选择Dithe-入抖动噪声来提高动态性能获得了研究人员的普遍重视ring信号提供了一定的参考。和大力研究，如Dithering的加入可使15位20Mbit／s的流1Dithering算法的实现原理水线ADC的无杂散动态范围提高约29dB⋯；惠普公司在矢量分析仪HP86400的12位ADC中加入Dithering使其由于ADC固有的非线性特性带来了QN与输入信号分辨率提高了11位。的关联性，降低了系统性能，目前人们广泛采用的有效方理论上，量化噪声(QN)与输入信号完全无关的ADC法是通过Dithering噪声来减少量化噪声对系统非线性性是不存在的

7、。ADC的非线性特性决定了输出噪声相对于能的影响。实际中QN以ADC谱分布的谐波形式出输入信号毕竟存在一定的依赖关系。当前的研究主要集现，谐波或者QN的噪声调制产物对于许多模拟数字的转中在Dithering—ADC结构的优化和Dithering噪声对改善换应用都是有害的，有目的地添加Dithering可将量化噪ADC性能的应用等方面J，文献[3]探讨了Dithering对声转换成白噪声，使得QN与输人信号相关性减弱，或者流水线型ADC的SFDR指标的提升效应，文献[4