向 ADC 模型和 DAC 建模添加低通濾波器
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-12-07 16:49:42
對于帶寬較低的 ADC,添加如圖 1 所示的低通濾波器將提供更好的模型。

此外,正如我們上一篇文章部分中所討論的,改進(jìn)的模型將允許添加高達(dá) 6 dB 的加性高斯白噪聲,以更好地匹配真實(shí) ADC 的本底噪聲。
制造商的模型是“行為”模型,而不是模型。與詳細(xì)的 SPICE 模型或?qū)嶋H物理設(shè)備上的測量進(jìn)行相同的比較。
數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 模型
參考文獻(xiàn) [19] 到 [26] 提出了某種 DAC 模型,而 [27] 到 [29] 描述了 DAC 的特性,但沒有描述模型。在那些提出模型的人中,大多數(shù)([19]、[20]、[22] 和 [23])提出的模型似乎是 DAC 設(shè)計(jì)者感興趣的,而不是用戶感興趣的,給出了詳細(xì)的特定模型來確定諸如 SNR 之類的東西,或者輸出頻譜上的時(shí)鐘抖動。
其他人提出的模型似乎過于簡單。這些是[25],它只考慮了削波而不進(jìn)行量化;和[26],它將量化和裁剪建模為加性過程,僅對高斯輸入有效。
參考文獻(xiàn) [21] 使用以下公式將 DAC 輸出 (y(t)) 建模為 DAC 輸入 (x(t)) 的函數(shù):
y(t) = x(t) + y HQ (x(t)) + y CM (x(t)) + y VQ (x(t))
公式1
其中這些是相應(yīng)的術(shù)語:
y HQ (x(t)) 解釋“水平量化”(理想時(shí)間采樣)
y CM (x(t)) 解釋“時(shí)鐘源調(diào)制”(時(shí)鐘抖動)
y VQ (x(t)) 考慮“垂直量化”(幅度量化),包括積分非線性。
這些項(xiàng)的表達(dá)式并不是極其復(fù)雜,因此這可能會成為 DAC 仿真的良好模型。輸入x(t)可以來自調(diào)制算法的浮點(diǎn)實(shí)現(xiàn),或者來自具有輸出 M 位的定點(diǎn)算法,其中 M > NE;其中 NE 是 DAC 的有效位數(shù)。
參考文獻(xiàn)[24]提出了一個模型,該模型考慮了微分非線性(DNL)、積分非線性(INL)、增益和偏移誤差、毛刺脈沖面積和穩(wěn)定時(shí)間。
[24] 的圖 5 顯示了該模型的框圖。它由加性隨機(jī)誤差組成,對 DNL 進(jìn)行建模;添加時(shí)間的確定性函數(shù)來模擬故障;用于模擬 INL、增益和失調(diào)誤差的多項(xiàng)式函數(shù);延遲和時(shí)間轉(zhuǎn)換(文中未解釋);用于模擬穩(wěn)定時(shí)間的低通濾波器;和噪聲模型(文中也沒有解釋)。[24] 中的圖 5 可以進(jìn)行一些修改,生成圖 2,它是圖 1 中 ADC 模型的逆模型;如果由于量化導(dǎo)致的輸出噪聲不夠,則可以添加附加噪聲。

讀者可能想知道,既然 DAC 的輸入已經(jīng)是數(shù)字的,為什么還需要圖 2 中的采樣器和量化器。
通常,對于模擬,可以使用連續(xù)時(shí)間浮點(diǎn)算法;將其轉(zhuǎn)換為時(shí)鐘定點(diǎn)版本是不值得的。(連續(xù)時(shí)間意味著模擬采樣頻率足夠高,因此不會產(chǎn)生采樣效應(yīng)。)此外,DAC 接口上可用的實(shí)際位數(shù)(宣傳的位數(shù))通常大于 ENOB。
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