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标题: 请问二阶sigma-delta ADC低频下噪声大是为啥？ [打印本页]

作者: youngs 时间: 2012-10-29 10:11
标题: 请问二阶sigma-delta ADC低频下噪声大是为啥？
本帖最后由 youngs 于 2012-10-30 12:45 编辑

如图所示，在低频一开始的时候噪声就很大，不知道各位大侠有没有遇到这种问题~
如果有经验的话跪求指导~
过采样率128，采样时钟0.5M
SNR只有37dB 一开始就被拉下来了，不知为何
-----------------------------------------
补充一点：量化器是1位的

作者: gaojun927 时间: 2012-10-29 10:59
整形有，时钟不算高，加窗似乎也没问题，怎么低频噪声就上去了呢？你的行为级仿真或者预期他应该是多少snr呢？

作者: youngs 时间: 2012-10-29 11:58
回复 2# gaojun927

80左右

作者: fuyibin 时间: 2012-10-29 13:05
回复 1# youngs

从spectrum上看DC有能量，如果你的入信号有DC分量，那么输出频谱上也应该有DC
我猜你的输入是一个有DC offset的 sin信号
计算SNR时不要计算DC即可

作者: youngs 时间: 2012-10-29 13:38
回复 4# fuyibin

在CADENCE下，我添加的激励信号源是这样的
输入信号的两端是一个vsin:
DC voltage:2.5V
Offset voltage

没填，空着)
Amplitude:313mV
Frequency:473Hz

另外这个vsin信号源是串联在一vdc电压源之上的
这个vdc的电压为15V
请问您所指的DC offset是这个vdc吗？

作者: ksg12 时间: 2012-10-29 14:23
感觉是噪声整形有问题。。

作者: rice019 时间: 2012-10-29 15:48
你把DC offset也包含進來了
另外,你應用的頻帶可能也不會包含DC
比如說運用在音頻
可能是20-20KHz的範圍
並非0-20KHz

作者: nool 时间: 2012-10-29 16:03
一般都会有dc的这个bin的

作者: youngs 时间: 2012-10-29 16:06
回复 7# rice019

首先，请问 DC offset 是啥？
其次，那DC offset 应该如何去掉？
最后，而且这个是用来测量电池电压的是有可能测试直流DC电压的，这该怎么办？

作者: youngs 时间: 2012-10-29 16:07
回复 8# nool

请问你所说的DC的bin bin是啥？

作者: feilongf91 时间: 2012-10-29 21:08
也遇到过，帮顶

作者: youngs 时间: 2012-10-30 09:02
回复 11# feilongf91

请问你最后是怎么解决的？

作者: feilongf91 时间: 2012-10-30 10:34
回复 12# youngs

035模型没有问题，018低频有分量，我感觉是不是量化器引人的失调，没验证，请高人解答。
另外问个，你是用啥仿真的

作者: youngs 时间: 2012-10-30 10:43
回复 13# feilongf91

spectre 0.18的模型

作者: fuyibin 时间: 2012-10-30 12:17
回复 5# youngs

如果输入信号没有DC，那么输出信号呢？
你是用ADC输出的code转换成10进制，再做FFT？
那么这个输出信号的范围是什么？
是-Vpp~+Vpp? 还是0~Vpp？
如果是-Vpp~+Vpp，那么不应该有DC
如果是0~Vpp，那么必然有DC

作者: youngs 时间: 2012-10-30 12:53
回复 15# fuyibin

您好，我没有能够跟上你的意思

我的验证思想是这样的：
ADC调制器输出的是1位的bitstream，对这个bitstream进行FFT分析，然后就可以得到SNR。

请问：
首先，您指的输出信号是哪里的输出？是比较器的输出结果还是别的？
其次，如何将ADC输出的code转换成10进制？我得到的都是1bit的数据流，2进制的数字码流应该按照多少来转换？

还请不吝赐教.

作者: fuyibin 时间: 2012-10-30 13:50

回复 fuyibin

您好，我没有能够跟上你的意思

我的验证思想是这样的：
ADC调制器输出的是1位的bits ...
youngs 发表于 2012-10-30 12:53

登录/注册后可看大图

不好意思，忘记你是1bit DAC，如果是多bit DAC就需要转成10进制
你现在输出的0/1的码，直接做FFT，当然有DC分量咯
你把你输出的0/1 bit stream 平均一下，平均值不等于0！
所以说让你在FFT中不要计算DC 分量
要么你把码转成+/-1

作者: youngs 时间: 2012-10-30 14:08
回复 17# fuyibin

嗯，我就是这么做的，将码流转换为了+1、-1。图中的处理结果就是在这种条件下得到的

作者: vdslafe 时间: 2012-10-30 14:49
算SNR的时候从哪个频率开始积分

作者: fuyibin 时间: 2012-10-30 16:22
回复 18# youngs

那输出真的有DC分量
你的ADC是双端输入，还是单端输入 + 参考电压？
那要去找一下这个DC信号是从哪里进来的

作者: youngs 时间: 2012-10-31 09:10
回复 20# fuyibin

双端输入

请问如果有DC一般会是以何种方式引入？
哪些问题会引入DC?

作者: nool 时间: 2012-10-31 14:27
回复 10# youngs

码型的格式
举个栗子
1.是RZ的不容易有，而NRZ的容易有
2.0~Vref/2^n--〉code 0 …… 会有，Vref/2^(n+1)~3*Vref/2^(n+1)-->code 0 ……不会有

作者: youngs 时间: 2012-11-6 14:20
回复 22# nool

您好，虽然您举了个比较详细的例子，但是我更加糊涂了~

作者: youngs 时间: 2012-11-6 14:22
回复 19# vdslafe

你好，有人说是FFT算法的问题，DC失调是因为静态特性有问题，可以通过数字算法来消除。

现在测试的时动态特性，采用汉宁窗应该去掉主瓣的前两个点。

请问你是不是也想表达这个意思？

作者: happyvega 时间: 2013-6-24 19:11
回复 24# youngs

握爪啊最近也被这个问题困扰，spectre中得到的数据用matlab处理得到的图与lz的形状一样。。。泪奔。。。

lz问题解决没？如果搞定了还请不吝赐教啊，thx！

作者: happyvega 时间: 2013-6-25 15:06
啊啊啊，哪位大神路过指导一下吧，跪谢！

作者: yminnn 时间: 2013-6-25 19:10
有加input noise吗?

作者: happyvega 时间: 2013-6-25 22:49
回复 27# yminnn

没有加。就是在spectre中用晶体管搭建的电路仿tran（没选TransientNoise），然后取点在matlab中做fft。

作者: ksg12 时间: 2013-6-29 10:50
这个很简单，所有输出求和，判断是不是有DC就可以了，如果输入没有DC的话，就需要分析一下DC产生的原因了。

作者: happyvega 时间: 2013-7-1 15:50
本帖最后由 happyvega 于 2013-7-1 16:08 编辑

回复 29# ksg12

刚试了一下，输出取70000个点，求和，结果为0，但做fft之后得到的psd图还是低频很高，这是怎么回事。。。

作者: happyvega 时间: 2013-7-1 16:15

回复 ksg12

刚试了一下，输出取70000个点，求和，结果为0，但做fft之后得到的psd图还是低频很高，这是 ...
happyvega 发表于 2013-7-1 15:50

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啊，后面的处理加了hanning窗函数。。。但是窗函数的影响应该不会有这么大吧。。。

窗函数的点数或别的什么设置有要求么？

作者: demon0821 时间: 2013-10-8 19:56
怎么没人接着讨论啦，接着来啊
我想看看怎么解决的

作者: djlfxl 时间: 2014-1-14 15:36
回复 8# nool

你好，请问算信噪比等等里面这个bin什么意思...我到处找都没找到..谢谢

作者: djlfxl 时间: 2014-1-14 15:43
回复 31# happyvega

大哥请问解决了吗

作者: happyvega 时间: 2014-1-14 16:14

回复 happyvega

大哥请问解决了吗
djlfxl 发表于 2014-1-14 15:43

登录/注册后可看大图

后来改了一些电路，然后仿着仿着就没有了。。。其实还是不太明白吧。。。

作者: saiaoying 时间: 2014-1-15 16:47
本帖最后由 saiaoying 于 2014-1-15 17:39 编辑

回复 35# happyvega

1. 这问题好像很多人都遇到，不知道最后你都更改一些啥参数把它搞定？

2. 在我们的印象中有几种因素可以导致这种现象：
a. 本身输入信号中有DC成分；（对策：直接分析输入信号频谱）；
b. 输出码流选型问题；（对策：采用对称码，比如：原来，反馈+Vref时对应输出码为1，反馈－Vref时对应输出码为0，计算DFT时，把1、0分别用+1和－1(其实只要用关于原点对称的数都可以：比如+2、－2)代替。多位量化器的情况类似）；
c. OTA的输入失调电压（越靠近输入信号的OTA表现越明显），一般没有特意追加VOS时不会体现出来的；(对策：chopper技术，cds技术)；
d. OTA的等效输入1/f噪声（越靠近输入信号的OTA表现越明显），一般没有开启transient noise时也是不会表现出来的；（对策：chopper技术，cds技术，低噪声ota技术（很多），这一部分包括热噪声要严重关注，否则很可能出现仿真SNR很好，测试SNDR一踏糊涂）；
e. 泄露噪声（本质是非理想的量化噪声和DAC非线性（失配）噪声），具体原因是OTA的dc_gain || GBW || SR不够大，越靠近输入信号的ota影响越大。

3. 猜测大哥是不是调整电路的结果使DC_GAIN || GBW ||SR提升呢？希望大哥给个回复，谢谢。

作者: djlfxl 时间: 2014-1-16 10:00
回复 36# saiaoying

好厉害...不知大哥是否建过matlab模型（调制+数字滤波器），我用sdtoolbox里的psd看频谱，调制器的可以，数字滤波器的出来完全不对，对psd这个模块使用也不会（比如有时候模型都跑完了他都不出图），看help也没啥进展，另外请问spectre仿真后导入到matlab测频谱可以直接用那个psd模块测吗，谢谢

作者: saiaoying 时间: 2014-1-16 11:10
本帖最后由 saiaoying 于 2014-1-16 11:52 编辑

回复 37# djlfxl

1. 参考那本《understanding ...》的附录；参考《数字信号处理》；参考《信号与系统》
2. 自己写脚本（用matlab, C都可以）计算DFT，可以得到功率谱密度（PSD），再得到SNR, SNDR

3. 建模说白了要把积分器理解透彻，计算“非理想”积分器的传递函数，计算“非理想”积分器的时域输入输出关系。别小看这些，其实这是设计delta-sigma调制器的核心之一。曾经搞过一个调制器，光光理论计算就写了400多页，其中maple和mathematica都用上了，化简的结果还是混乱一片，最后还是手工推导，一个个式子的复杂度和长度都以页论。总之，多多参考IEEE的顶级论文+国际牛校的博士论文，别看那些低水平的重复的东西。

4. 总之，只要把理论搞精，对各种怪现象的理解应该有帮助。当然了，无伦搞啥东西，只要深挖，随时都有可能碰到很难理解的东西。

作者: lovelsnow 时间: 2014-1-16 12:33
看matlab的PSD的波形，如果ADC的设计带宽小于2k，并且去除直流分量的话，这个ADC的SNDR大概应该在70多接近八十。SNDR只有三十多就是直流引起的。楼主如果是用SDtoolbox分析的，那个计算SNR的函数的输入变量有一项是设定从哪个点开始积分，积分到哪个点，楼主把直流的那几个点不算近积分范围就能得到想要的结果了。

作者: djlfxl 时间: 2014-1-16 16:11
回复 38# saiaoying

谢谢大神的建议..另外请问下，从频谱上看形状对，但是信噪比是-16bit，这个-怎么理解啊？信号被噪声淹没了？..理论功力约等于0..求点拨..谢谢

作者: djlfxl 时间: 2014-1-20 09:03
回复 35# happyvega

大哥请问你前面说取70000个点测，请问取点测频谱是按照coherent sampling来取点的吗，就是Fin/Fsample=NPeriod/N..

作者: happyvega 时间: 2014-1-20 13:13
回复 36# saiaoying

先膜拜一下大神的分析！我说一下对应的情况吧：a. 我的输入信号一直是基于VREF对称的正弦信号（双端结构），所以输入信号本身是没有dc成分的；
b. 输出码流选型：这个问题我一开始确实没注意到，后来改过来了，不过改之前与之后PSD都是有明显的低频成分的，只是说之前这个成分特别大，一眼就能看出来有直流量。。。另外，我觉得这个到底是1 0还是1 -1其实是死的，就是看反馈回去的有效值是1和0还是1和-1，稍微分析一下即可知道是哪种；
c. 运放输入失调  这个如果不专门加一个模拟失调量的源的话，仿真的时候应该是没有的；
d. 1/f噪声  一开始没有开Transient Noise，所以这个也没影响；
e.  DC_GAIN || GBW ||SR  理论上来说，GBW达到7 8倍的采样频率应该就够用了，dc_gain理论要求也并不特别高70+dB大部分时候也够用了，SR跟GBW有一定的关系，这个没有具体分析过。。。

我那个仿真最后改的大概是运放的GBW和SR，以及积分器的开关尺寸，后来再仿真时，低频成分就比较正常了，不会明显向上翘起

作者: happyvega 时间: 2014-1-20 13:15
回复 36# saiaoying

以及恳请大神看看这个帖子，给点儿指导~
http://bbs.eetop.cn/thread-434404-1-1.html

作者: happyvega 时间: 2014-1-20 13:19

回复 happyvega

大哥请问你前面说取70000个点测，请问取点测频谱是按照coherent sampling来取点 ...
djlfxl 发表于 2014-1-20 09:03

登录/注册后可看大图

嗯，点数确实是按这个取的

作者: HITHC 时间: 2014-1-21 15:10
如果你看文献的话，这种输出PSD是正常的，对于低频应用，如果不加斩波的话，确实低频噪声比较大……顺便问一句楼主用的是什么仿真……

作者: zhang_y_w 时间: 2014-4-26 16:21
回复 29# ksg12

你好，请问判断DC的来源，怎么分析？我的量化输出结果求和不为零...请大神赐教

作者: chenzj09 时间: 2014-9-16 18:43
回复 44# happyvega

请问，对于SDM的FFT,在低频阶段的噪声很高，你知道原因了吗？如果知道的话，帮忙指点一下，我一直也想不通为啥低频段的噪声会那么高，看很多论文里面，即使是测试结果，也会有很高的低频噪声，当然，他们的SNDR是不算那些低频噪声的。你知道这是为什么吗？

作者: bright_pan 时间: 2014-9-16 19:23
对于sigma delta ADC, 在matlab模型建立后，你肯定得用理想OP和比较器仿真一下看看，然后在自己的OP和cmp设计好后，再分别代进入仿真，再比较看看FFT结果，就知道哪里问题了。
如果OP和cmp没有问题，仿真没有引入transient noise和offest，不应该有低频噪音的。
但如果你没有作chopper处理，低频noise实际测试是必然存在的。

作者: bright_pan 时间: 2014-9-16 19:24
我怀疑你原来是OP的slew rate问题。

作者: happyvega 时间: 2014-9-17 11:01
回复 47# chenzj09

不好意思，我也还不太明白。。。

作者: 老公 时间: 2015-1-29 14:10
回复 17# fuyibin

你好我现在做一个两位量化的 sigma delta ADC 在计算他SNR的时候是不是要两位输出码流接到一个2bit理想DAC上然后将理想DAC的输出码流导入到MATLAB 计算吗？亟待回复谢谢

作者: 老公 时间: 2015-1-29 14:16
回复 36# saiaoying

你好我现在做一个两位量化的 sigma delta ADC 在计算他SNR的时候是不是要两位输出码流接到一个2bit理想DAC上然后将理想DAC的输出码流导入到MATLAB 计算吗？亟待回复谢谢

作者: jeffej 时间: 2015-3-6 16:27
what is bin ???

作者: 小开 时间: 2015-4-8 10:48
16bit是调制信号输出的有效位数，上面那个才是信噪比

作者: ksg12 时间: 2015-7-1 11:10
1.输出失调，看看系统失调，如果这个有偏移的话，应该有个低频的东西；
2.噪声整形，传递函数的零点确定在DC处吗？

作者: zhubaihui1991 时间: 2015-7-5 11:06
回复 48# bright_pan

请问你的理想仿真元件op、比较器都有吗?

作者: sy1success 时间: 2015-11-25 12:27
回复 4# fuyibin

您好！我最近在测试2-2MESH ADM芯片，输入信号就是你说的那样，输出的结果如图： ( , 下载次数: 134 )

计算的SNR为负值，一直很费解，这个程序和2-2MESH ADM电路仿真时用的是同一个程序，但用仿真的数据得到的SNR就是正值，还请大神赐教！
( , 下载次数: 118 )

作者: quantus 时间: 2015-11-27 17:03
回复 57# sy1success

输入信号大概是在1kHz上, 你的采样频率是多少?有没有满足相干采样条件?

作者: sy1success 时间: 2015-11-27 17:12
回复 58# quantus

多谢回复！！！调制器的工作频率是1M，输出数据流的采样频率是1M，两者同相位

作者: jeffej 时间: 2020-4-8 10:36
thanks, just learning ~!!

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