電阻噪聲與模數(shù)轉(zhuǎn)換器噪聲的比較
出處:仰天一笑 發(fā)布于:2010-10-13 11:44:42
模數(shù)轉(zhuǎn)換器的總噪聲頻譜密度性能實(shí)際上反映為一系列參數(shù),如熱噪聲、抖動(dòng)以及量化噪聲——也就是特定帶寬(BW)上的信噪比(SNR)。在設(shè)計(jì)人員試圖理解被采樣信號(hào)中的轉(zhuǎn)換器可分辨“步進(jìn)”時(shí),轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的信噪比可以給他們提供現(xiàn)實(shí)的期望值。這個(gè)步進(jìn)也被稱為有效位或LSB。對(duì)于一個(gè)已知滿量程輸入的N位轉(zhuǎn)換器,可以用下面的公式計(jì)算出信噪比和有效位大小,即SNR=20*log(Vsignal-rms / Vnoise-rms),和LSB =(Vrms︱Fullscale/(2^N))。
通過重新整理這個(gè)公式可以得出轉(zhuǎn)換器的噪聲Vnoise-rms =Vsignal-rms*10^-SNR/20。因此,對(duì)于一個(gè)80MSPS、SNR=80dB、輸入滿量程電壓為2Vpp的典型16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器來說,其噪聲Vnoiserms = 70.7uVrms,或LSB值為10.8uVrms。
下面讓我們看一下電阻噪聲。電阻噪聲被定義為Vresn=sqrt(4*k*T*B W*阻值),因此一個(gè)1kΩ的電阻在1Hz帶寬內(nèi)將增加約4nV的噪聲。公式中的T為開爾文溫度(室溫 = 290K),BW是帶寬,k是波爾茨曼常數(shù)(1.38x10E- 23 瓦/秒/K)。對(duì)于轉(zhuǎn)換器的電阻噪聲,看起來似乎不必過于擔(dān)心,但實(shí)際上千萬不要被表象所迷惑。
讓我們繼續(xù)討論如何降低噪聲指數(shù)以便提高靈敏度。我們可以在轉(zhuǎn)換器前端設(shè)計(jì)中增加增益和電阻來達(dá)到這一目的。在無源前端情況下,輸入滿量程降低2倍,意味著噪聲指數(shù)將下降6dB。不過,還要考慮非相關(guān)的電阻噪聲。
例如,在40MHz帶寬內(nèi),一個(gè)50Ω的源電阻意味著電阻噪聲有7.2uV。請(qǐng)注意:在單極點(diǎn)系統(tǒng)中,噪聲帶寬比信號(hào)帶寬大1.57倍,這個(gè)50歐姆的電阻帶來的熱噪聲對(duì)系統(tǒng)的信噪比的惡化不會(huì)超過0.1dB,即,Vnoise-rms=sqrt(7.2uV^2 + 70.7uV^2)=71uVrms。這個(gè)幅度不是太大,但我們還沒有把系統(tǒng)中的增益考慮進(jìn)去。當(dāng)信號(hào)鏈中的增益為2時(shí),一個(gè)50Ω的電阻引起的噪聲相當(dāng)于14.4uVrms,而相反的負(fù)載側(cè)的200Ω終端電阻噪聲將額外增加14.4uVrms。在這兩個(gè)非相關(guān)的噪聲源和的平方根(RSS)共同作用下,總噪聲將達(dá)20.3uVrms,相當(dāng)于2個(gè)LSB!
這里的關(guān)鍵是轉(zhuǎn)換器噪聲遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻噪聲項(xiàng),即使轉(zhuǎn)換器前有一些增益也是如此。然而,隨著在整個(gè)信號(hào)鏈中使用更大的電阻和增益,總噪聲將很容易使信噪比變差(LSB=1位=6dB)。因此,在信號(hào)鏈中分配增益一定要小心,因?yàn)楦鞣N負(fù)面因素的效應(yīng)會(huì)很快疊加。
版權(quán)與免責(zé)聲明
凡本網(wǎng)注明“出處:維庫電子市場(chǎng)網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬于維庫電子市場(chǎng)網(wǎng),轉(zhuǎn)載請(qǐng)必須注明維庫電子市場(chǎng)網(wǎng),http://www.hbjingang.com,違反者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它出處的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性,不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品出處,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
- 數(shù)字電源控制與傳統(tǒng)模擬控制的深度對(duì)比2026/2/2 11:06:56
- 模擬信號(hào)調(diào)理電路技術(shù)設(shè)計(jì)與選型運(yùn)維指南2025/12/30 10:08:16
- 運(yùn)算放大器壓擺率的核心要點(diǎn)2025/9/5 16:27:55
- 深度剖析放大器穩(wěn)定系數(shù) K 與 Mu 的差異2025/9/2 16:44:05
- 什么是運(yùn)算放大器失調(diào)電流2025/9/1 17:01:22
- 高速PCB信號(hào)完整性(SI)設(shè)計(jì)核心實(shí)操規(guī)范
- 鎖相環(huán)(PLL)中的環(huán)路濾波器:參數(shù)計(jì)算與穩(wěn)定性分析
- MOSFET反向恢復(fù)特性對(duì)系統(tǒng)的影響
- 電源IC在惡劣環(huán)境中的防護(hù)設(shè)計(jì)
- 連接器耐腐蝕性能測(cè)試方法
- PCB電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)與干擾抑制核心實(shí)操規(guī)范
- 用于相位噪聲測(cè)量的低通濾波器設(shè)計(jì)與本振凈化技術(shù)
- MOSFET在高頻開關(guān)中的EMI問題
- 電源IC在便攜式設(shè)備中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
- 連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題分析









