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高速ADC关键指标解析

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简介:
本文章深入剖析高速ADC(模数转换器)的关键性能指标,包括采样率、分辨率、信噪比等,并探讨它们对系统性能的影响。 本段落分析了几个高速ADC的关键指标定义,包括量化误差、偏移与增益误差、微分非线性以及积分非线性,并介绍了几个动态性能指标的定义。

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  • ADC
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    本文章深入剖析高速ADC(模数转换器)的关键性能指标,包括采样率、分辨率、信噪比等,并探讨它们对系统性能的影响。 本段落分析了几个高速ADC的关键指标定义,包括量化误差、偏移与增益误差、微分非线性以及积分非线性,并介绍了几个动态性能指标的定义。
  • ADC电源
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    《高速ADC电源指南》是一本专注于为设计高速模数转换器(ADC)供电方案的专业书籍,涵盖了从原理到实践应用的知识。适合电子工程师阅读参考。 为了使高速模数转换器(ADC)发挥最佳性能,必须为其提供干净的直流电源。高噪声电源会导致信噪比(SNR)下降,并且可能在ADC输出中产生不良杂散成分。本段落将介绍有关ADC电源域和灵敏度的基础知识,并讨论为高速ADC供电的基本原则。 现代大多数高速模数转换器至少有两个独立的电源领域:模拟电源(AVDD) 和数字与输出驱动器电源(DRVDD)。某些转换器还可能包含额外的模拟电源,通常需要作为本段落中提到的AVDD之外的一个单独电源处理。分离的模拟和数字电源可以防止来自数字开关噪声(特别是由输出驱动器产生的)对ADC模拟端采样及信号处理的影响。根据不同的采样信号类型,这种数字输出开关噪声可能会变得显著。
  • ADC动态性能测量方法
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    本文章详细介绍高速ADC动态性能指标的测量方法,旨在帮助工程师准确评估和优化模拟电路设计中的关键参数。 介绍了一种测量ADC动态参数的新方法,值得一读。
  • FPGAADC模块
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    该FPGA高速ADC模块是专为实现高效数据采集与处理而设计,通过集成先进的FPGA技术和高性能ADC器件,能够快速准确地捕捉模拟信号并转换为数字信号。 这段资料涉及FPGA的AD模块开发,包括代码程序及硬件搭建系统的信息,希望能对大家有所帮助。
  • JavaScript中this
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    本篇文章深入剖析了在JavaScript编程语言中,“this”关键字的不同使用场景及其指代对象的变化规律。通过具体示例帮助开发者理解其作用与应用技巧。 在JavaScript编程语言中,“this”关键字是一个关键概念,在函数内部用来引用对象自身。然而,它的值会根据不同的执行上下文而变化。为了深入理解“this”的指向问题,本段落将详细解析它在不同场景下的行为,并通过实际代码示例进行说明。 不同于Java或C#等其他面向对象编程语言中的“this”,JavaScript中,“this”是在运行时确定的,其值取决于函数如何被调用。以下是四种主要的函数调用方式: 1. 作为对象的方法调用:当一个函数是某个对象的一个属性(方法)并被该对象实例化的时候去执行它,那么这个方法内部的“this”会指向当前的对象。 2. 直接作为普通函数运行:如果直接通过函数名来调用,则其内部的“this”通常指的是全局作用域下的window对象。在严格模式下(use strict;),则为undefined。 3. 作为构造器使用new关键字进行实例化:当使用`new Point(1, 2)`这样的形式创建一个新对象时,函数内的“this”会指向这个新的、即将被初始化的对象实例。 4. 使用apply或call指定执行上下文的调用方式:这两种方法允许我们显式地设置在运行某个函数时候,“this”的值。 为了更好地理解这些规则和特殊情况,下面是一些具体的例子: **示例1: 作为对象的方法** ```javascript var point = { x: 0, y: 0, moveTo: function(x, y) { this.x += x; this.y += y; } }; point.moveTo(5, -3); // 此时,this指向了点(point)对象。 ``` **示例2:直接作为函数调用** ```javascript function func(x) { console.log(this); } func(); // 在非严格模式下,这里的“this”指向window。在使用strict mode的环境中,则是undefined。 // 使用严格模式: (function() { use strict; var x = local; this.x = global; // 此时,“this”为undefined。 })(); ``` **示例3:构造器调用** ```javascript function Point(x, y) { this.x = x; this.y = y; } var p1 = new Point(20, 5); // 这里,new关键字确保了“this”指向新创建的Point实例。 ``` **示例4:内部函数中的this** ```javascript function outer() { var self = this; // 在非严格模式下,“self”将获得当前作用域下的全局对象window。使用use strict;可以避免这种情况,使代码更加明确和安全。 function inner() { console.log(this); } // 这里的“this”指向了全局窗口对象。 inner(); } outer(); ``` 理解在各种场景中this的正确值对于编写有效的JavaScript程序至关重要。记住,决定this的是函数如何被调用的方式而不是定义它的上下文环境;因此,在设计面向对象的应用时需要特别注意这一点。
  • ADC电源设计详方案
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    本手册深入解析了针对高速ADC应用的最佳电源设计方案,涵盖从基础理论到实践技巧的全面指导。 本段落介绍了了解高速ADC电源设计所需的各种测试测量方法。为了确定转换器对供电轨噪声的敏感度,并确认供电轨需要达到怎样的噪声水平才能使ADC实现预期性能,有两种测试非常有用:一种称为电源抑制比(PSRR),另一种是电源调制比(PSMR)。
  • 于12位SAR ADC的设计与实现
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    本项目聚焦于设计和实现一款具备高性能的12位高速逐次逼近型模数转换器(SAR ADC),旨在满足现代电子系统对高精度快速数据采集的需求。 本段落探讨了12位高速SAR ADC的设计与实现目标为达到80 MSs的采样率。文章首先介绍了SAR ADC的优点及其应用场景,并深入研究并设计了高速SAR ADC中的主要功能模块,包括采样保持电路、数模转换器(DAC)、比较器和多相时钟电路等。 在采样保持电路的设计中,采用了栅压自举开关与下极板采样的技术方案以提升精度及降低噪声。对于数模转换器,则采用含冗余位的分段式结构来提高转换速度并减少高段电容阵列中的非线性误差。 比较器部分使用了动态预放大级再生型设计,从而在低功耗的同时提高了运行效率。针对多相时钟产生电路的问题,通过数字校准技术提升了时钟信号频率的稳定性,并解决了传统方法中易受工艺、电压和温度变化影响导致时钟频率不稳定的难题。 基于40纳米CMOS工艺进行核心版图设计后,芯片尺寸为540微米×70微米。在1.2伏电源供电条件下,模拟数字转换器的功耗仅为4.06毫瓦,并可实现80 MSs的最大采样率;其无杂散动态范围(SFDR)达到77.9分贝、信噪失真比(SNDR)为71.2分贝,优值(FOM)则达到了17.5飞焦耳/转换步骤,并且有效位数(ENOB)为11.5比特。 综上所述,根据设计和实验结果表明,所研发的高速SAR ADC已成功达到预期性能指标,在实际应用中具有广阔的前景。
  • 分辨率ADC电路及其信噪比分
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    本研究聚焦于设计与优化一种新型高速高分辨率ADC电路,并深入探讨其信噪比特性,以提升信号处理精度和效率。 在雷达、导航等军事领域中,由于信号带宽较宽且要求ADC的采样率高于30MSPS,分辨率需大于10位。目前高速高分辨率ADC器件在采样率达到或超过10MSPS时可以实现高达14位的量化精度,但实际性能受到ADC自身误差和电路噪声的影响较大。对于数字通信、数字仪表以及软件无线电等领域使用的高速ADC,在输入信号频率低于1MHz的情况下能够达到约10位的实际分辨率;然而随着输入信号频率上升,其分辨率会迅速下降,并不能满足军事领域的使用需求。 本段落探讨了在不依赖于过采样、数字滤波和增益自动控制等复杂技术手段的前提下如何提升高速高分辨率ADC的性能。具体而言,讨论的是如何提高这些器件的实际分辨率以接近它们理论上的极限值,从而增强其信噪比(SNR)表现。 有效位数(ENOB)是衡量ADC实际分辨率的一个重要指标,并且在不进行过采样的情况下与ADC的信噪失真比(SINAD)相关联。此外,输入信号的有效值与输出噪声的有效值之比即为信噪比(SNR),它受总谐波失真(THD)的影响。 影响ADC SNR的因素包括量化误差(导致量化噪声)、非线性误差(如积分非线性和微分非线性)以及孔径抖动和热噪声。其中,量化误差是固有的;而非理想ADC的不均匀量化间隔会降低SNR。采样时钟不稳定所引起的孔径抖动会导致信号采样的偏差并引入额外误差;而半导体器件内部分子运动产生的热量则是造成热噪声的主要原因。 理论上讲,理想ADC的信噪比可以通过计算输入信号的有效值与量化噪声的比例来确定;然而实际情况下,DNL、孔径抖动和热噪声等因素都会进一步降低SNR。通过深入分析这些影响因素,并在电路设计及器件选择上进行优化处理后提出了一种新型高速高分辨率ADC方案。 实验结果表明,在0.96MHz和14.71MHz的输入信号频率下,该改进后的电路分别实现了高达11.36位与10.88位的实际有效分辨率。这显著提升了高频信号下的转换精度,并为军事及其他对信号质量有高要求的应用领域提供了更好的解决方案。 总之,在高速高分辨率ADC的设计中提高其信噪比和实际性能是一个复杂的过程,需要综合考虑理论分析、电路设计及器件选择等多个方面才能实现突破性进展。
  • 3GSps ADC系统设计决方案
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    本方案提供了一种基于超高速3GSps ADC的系统设计方法,适用于高性能数据采集和信号处理应用。 设计包含3GSps超高速ADC的系统面临的主要挑战包括时钟驱动、优化模拟输入级以及构建高速数字接口。在这些环节中,时钟驱动尤为关键,因为它直接影响到ADC的性能表现。 首先,时钟抖动是影响ADC性能的重要因素之一,在高采样率下尤其显著。例如,在1.5GSps转换速率的情况下,当输入频率达到奈奎斯特速率(750MHz)时,对总系统抖动的要求会变得非常高。以孔径抖动为0.4ps的ADC083000B3000为例,尽管这是器件内部的标准值,但在实际应用中还需要考虑外部时钟源带来的额外频率成分影响。因此,在设计电路时推荐采用包含锁相环(PLL)和压控振荡器(VCO)的方案来确保在奈奎斯特输入频率下保持理想的信噪比。 其次,差分输入驱动器的设计对于增强系统的抗干扰能力至关重要。通过使用差分信号可以有效地抑制共模噪声,并提升ADC的谐波性能,从而改善动态范围表现。实践中,通常采用差分放大器将单端信号转换为差分形式,这样的设计允许直流偏置存在且易于调整增益水平。 此外,在高速数字接口方面也需要特别关注。随着数据率上升至1GSps或更高时,ADC的输出需要迅速存储或者传输给后续处理单元。这通常通过双数据速率(DDR)技术实现,该方法在保持原有带宽的同时降低了所需的时钟频率需求。利用FPGA内部的PLL或DLL等数字时钟管理器生成精确相位延迟信号可以确保DDR时序正确无误,并保证数据被可靠地捕获并存储于FIFO或者Block RAM中以备后续处理。 最后,电路板布局也是至关重要的环节之一。由于高速开关动作会产生高频噪声干扰问题,在设计过程中必须注意将模拟部分与数字部分进行物理隔离,减少相互之间的耦合效应;同时还要确保电源和接地层的合理配置来抑制模拟输入“地”上的电压波动现象从而提高转换精度。 综上所述,3GSps超高速ADC系统的设计需要综合考虑时钟源优化、差分输入驱动器的选择与布局策略等多个方面,并且每个细节都需要精心处理才能保证整个系统的最佳性能。
  • TGWords:TG群组聊天
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    本专栏专注于分析和解释TG(Telegram)群组中的热门话题和关键术语,帮助用户快速了解并融入各种社群讨论。 tgwords:解析TG群组聊天中的关键字和标签。