ADC芯片的选择

ADC 芯片的选择
(1)ADC 的性能指标
在模数转换过程中，衡量ADC 转换性能的指标主要有：采样速率、采样精度、无杂散动态范围、信噪比、有效转换位数、孔径误差、转换灵敏度、全功率输入带宽等。

1)采样速率与采样精度
采样速率是指模数变换的速率，而采样精度(分辨率)表示变换输出数据的比特数。

较高的采样速率与采样精度对应较宽的信号输入带宽和动态范围，因此这两个指标对于AD 采样器件性能是非常重要的衡量标准。

2)信噪比与无杂散动态范围
信噪比(SNR)是信号电平的有效值和各种噪声(包括量化噪声、热噪声、白噪声等)有效值之比。

对于一个满量程的正弦输入信号，理论SNR 为：
6.02 1.7610lg[/2B]s SNR n dB f =++
式中，n 为采样位数，s f 为采样频率，B 为模拟带宽。

实际上，ADC 的信噪比还要考虑内部非线性、孔径抖动等因素，实际的信噪比要小得多。

而无杂散动态范围(Spurious Free Dynamic Range ，SFDR)是指ADC 输入信号的功率与ADC 输出信号频谱的最大信号峰值功率之比。

这一指标反映的是在ADC 输入大信号时，器件对小信号的检测和分辨能力。

SNR 是信号功率和残差功率之比，而SFDR 是信号功率与最大的寄生信号的峰值功率之比。

残差功率包括最大寄生信号的峰值功率，因此SFDR 要比SNR 大。

3)转换灵敏度：
假设一个ADC 器件的输入电压范围为(-V ,V)，转换位数为n ，即它有2n 个量化电平，则它的量化电平为：
2/2n V V ∆=
V ∆ 也可以称之为转换灵敏度。

ADC 的转换位数越多，器件的电压输入范围越小，它的量化电平越小则其转换灵敏度越高。

4)有效转换位数
有效转换位数(ENOB)是ADC 对应于实际信噪比的分辨率，可以通过测量各频率点的实际信噪比(SINAD)来测量。

对于一个满量程的正弦输入信号有：
( 1.76)/6.02ENOB SINAD =-
5)孔径误差
由于模拟信号到数字信号的转换需要一定的时间来完成采样、量化、编码等工作，从而会产生孔径误差。

对于一个动态的模拟信号，在模数转换器接通的孔径时间(Aperture Time ，一般为ps 量级)里，输入的模拟信号值是变化的，因而它的输出会产生不确定性而引起误差。

在模数转换之前，通常加一个采样保持放大器(SHA)，使得在模数转换过程中有变化的信号冻结起来，保持不变。

用SHA 之后，相当于在ADC 转换时间内开了一个很窄的“窗孔”，孔径时间远小于转换时间。

SHA 决定了ADC 的最好工作频率，而ADC 编码速度决定了ADC 的采样速率。

6)全功率输入带宽
10全功率输入带宽(Full Power Analog Input Bandwidth)，是指当输出信号幅度降低3 dB 时的输入信号频率点，一般采样速率越高，全功率输入带宽就越宽。

全功率输入带宽决定了ADC转换器输入模拟信号的频率范围。

在选择ADC器件时，要综合考虑其性能指标，实际应用中一般的选择原则为：
采样速度选择：根据耐奎斯特采样定律，采样频率fs要大于等于2倍信号带宽。

实际中，采样频率起码要大于3~4倍信号带宽。

采用分辨率较好的ADC器件：分辨率主要取决于器件的转换位数和器件的信号输入范围。

一般来说ADC转换位数越高越好。

根据环境条件选择ADC转换芯片的环境参数，例如功耗、工作温度。

根据接口特征选择合适的ADC输出状态。

例如，ADC是并行输出还是串行输出；输出是TTL电平、CMOS 电平，还是ECL电平；输出编码是偏移码方式，还是二进制补码方式；有无内置基准源；有无结束状态等。

(2)本系统ADC芯片的选择
由于本文针对的是信号的盲解调及通信侦察的信号处理的应用，要求输入的模拟中频信号的带宽较宽(如20 MHz以上)，因此ADC的选择应首先考虑其采样速度指标，范围大致为40 MHz~100 MHz。

其次，鉴于中频正交采样在中频数字接收机中的广泛应用，本设计选用具有双通道的ADC将使系统的应用更有灵活性。

双路A/D可提供模拟正交混频的中频正交采样、免混频的中频正交采样、单路直接中频采样等多种工作方式。

然后，ADC选择的其它原则也是本设计要考虑的因素。