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模数转换器中的噪声系数
(2025年4月26日更新)

在ADC噪声系数中(NF)和信噪比(SNR)它可以交换。噪声系数对了解噪声密度非常有用,而信噪比测量目标频段中的总噪声。然而,让我们深入了解噪声系数。一些折衷是误导性的,低噪声系数并不总是降低转换器中的前端噪声。

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在尝试了解级联信号链的动态机制时,噪声系数非常方便使用。当源电阻增加4倍时,噪声系数将增加6倍 dB,但是,增加的电阻同时会增加转换器中的约翰逊噪声。源电阻较高或者超过模拟前端(变压器或放大器)上满量程输入信号的一半时,目标频段中的噪声将变得难以控制,最终导致转换器性能下降。

为什么会这样?如果量程输入,则必须增加增益。理论上,这似乎没有问题,但变压器比放大器更依赖增益带宽。因此,优化高增益变压器噪声系数的做法将增加100 MHz高中频见高中频应用难度。

放大器也有类似的问题:随着增益的增加,信号和放大器噪声会增加,从而降低转换器的性能。为了保持性能不变,需要使用基于高损耗电阻元件的高级抗混合过滤器。

在设计转换器前端时,必须考虑噪声频谱密度(NSD)。噪声频谱密度一般为nV/√Hz对于单位来说,转换器具有重要意义,因为噪声频谱密度应该在数字域中处理,以区分和最终选择频段中的目标信号。

图1.AD前端设计示例9625。

简而言之,我们应该将增益放在适当的位置,以确保整个信号链中的输入和输出全范围信号最大化。在任何信号链中,衰减、填充位置或电阻都不是良性噪声系数的折衷因素,因为结果会浪费功耗,电阻会增加噪声。

噪声系数 = Pf– SNR – 10 log BW 174 dBm,其中,Pf输入网络的全量程功耗,SNR实测信噪比输入网络,BW输入网络–3 dB带宽,174 dBm热噪底;热噪底 = kTBW,其中,k为1.38 ×10–23,室温下,T为300K。

参考文献

Kester,Walt,模数转换,AD公司,2004.ISBN 0-916550-27-3.

MT-006:ADC噪声系数——经常被误解的技术参数

MT-052:运算放大器噪声系数:不要被误导

Brannon,Brad.分析ADC噪声对无线系统性能的影响,EE Times.AD公司 2003

Rob Reeder 是AD该公司(北卡罗来纳州格林斯博罗)的高级系统应用工程师发表了大量关于转换器接口、转换器测试和模拟信号链设计的论文。Rob北伊利诺斯州大学电气工程学士学位和硕士学位。

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