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查看: 693|回复: 15

[求助] 对于奈奎斯特类型的ADC,SFDR和SNR之类的指标有什么意义呢?

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发表于 2024-7-22 09:19:58 | 显示全部楼层 |阅读模式

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最近做了一个二阶连续型sigma-delta adc和一个noise shaping sar adc,在对这两个ADC做fft的时候,我突然感到十分疑惑:对于一个奈奎斯特类型的ADC,比如8比特的SAR ADC或者8比特的pipeline adc等等,如果在这种类型的ADC后面添加一个滤波器,滤除ADC输出的三次谐波以及更高次的谐波,那么是不是就会得到高于8比特的snr和SFDR?如果能这样实现的话,那还考虑什么snr和sfdr之类的东西干嘛,所谓的sigma-delta也没有存在必要吧?


敬请各位坛友指点一二哈!!很疑惑!!!
发表于 2024-7-22 09:30:52 | 显示全部楼层
等高手
发表于 2024-7-22 09:41:06 | 显示全部楼层
8bit 奈奎斯特ADC怎么滤波都不会得到高于8bit的snr和sfdr的,因为量化噪声就限制了动态范围,噪声整形ADC滤波精度变高是因为带内量化噪声推到带外了,让你感觉限制精度的是谐波,其实是躁底
发表于 2024-7-22 10:57:18 | 显示全部楼层
采样过程会把非理想都混叠到带内,这时候滤波是无法在不影响带宽的情况下改善性能的
 楼主| 发表于 2024-7-22 11:02:28 | 显示全部楼层


洛神孤恋 发表于 2024-7-22 09:41
8bit 奈奎斯特ADC怎么滤波都不会得到高于8bit的snr和sfdr的,因为量化噪声就限制了动态范围,噪声整形ADC滤 ...


洛神孤恋,您好,感谢您的回复。
就说一个简单的8比特sar adc吧,采样频率是50MHz,利用spectre里面的spectrum功能对输出做1024点的fft,请看下面两张图,所有设置都一样,但是左图的End Freq设置为2MHz,而右图的Edn Freq设置为25MHz。很明显能看到,左图的snr能达到55.4左右,实现8.9比特的精度;而右图的snr只有45dB左右,只能达到7.2比特的精度。

因此,如果我们用一个截止频率为2MHz的滤波器,是不是就能把2MHz~25MHz范围内的量化噪声也滤除呢?就像下图所做的操作那样,实现比较高的精度?

写的比较啰嗦哈,请见谅。再次感谢您的回复。


                               
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发表于 2024-7-22 14:08:26 | 显示全部楼层


wrss20080407 发表于 2024-7-22 11:02
洛神孤恋,您好,感谢您的回复。
就说一个简单的8比特sar adc吧,采样频率是50MHz,利用spectre里面的spe ...


你这个结果也相当于过采样带来的,但如果加noise shapping,性能会更好。

其实,要达到你这个2M带宽内8.9bit的性能,也许用9bit 4Msps的ADC,其功耗会比8bit 25MSps的低很多。
同时,即使你输入信号是2M,数字滤波器的截止频率也设在2M把3此谐波滤掉,但如果你输入比如0.5M信号,其三次谐波1.5M依然会在带内的。
发表于 2024-7-22 14:12:24 | 显示全部楼层


wrss20080407 发表于 2024-7-22 11:02
洛神孤恋,您好,感谢您的回复。
就说一个简单的8比特sar adc吧,采样频率是50MHz,利用spectre里面的spe ...


你的思路没错,引入过采样可以提高精度,但这时候是有12.5倍过采样了,不是奈奎斯特ADC了
发表于 2024-7-22 22:00:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 wjx197733 于 2024-7-22 22:01 编辑

这个问题也困扰我很久了,期待各位坛友的回复。
发表于 2024-7-22 22:38:32 | 显示全部楼层


wrss20080407 发表于 2024-7-22 11:02
洛神孤恋,您好,感谢您的回复。
就说一个简单的8比特sar adc吧,采样频率是50MHz,利用spectre里面的spe ...


2MHz截止的滤波器不能滤掉666KHz信号产生的HD3。
666KHz截止的滤波器不能滤掉222KHz信号产生的HD3。
。。。
量化噪声是“低质量”的噪声,排除工程实现的非理想因素,SFDR与量化噪声直接相关。
可以用8bitADC实现80bit的SFDR,但是需要借助dither。但是dither本身也会恶化SNR。
从这个角度来讲,可以说SFDR和SNR存在tradeoff。







发表于 2024-7-23 17:06:32 | 显示全部楼层


wrss20080407 发表于 2024-7-22 11:02
洛神孤恋,您好,感谢您的回复。
就说一个简单的8比特sar adc吧,采样频率是50MHz,利用spectre里面的spe ...


你这就是过采样呀,牺牲带宽来提升SNR
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