詳細(xì)介紹
西門子模塊6GK7243-5DX30-0XE0
西門子模塊6GK7243-5DX30-0XE0

在一個(gè)傳統(tǒng)的單載波系統(tǒng)中,使用10 GSPS轉(zhuǎn)換器捕捉1 MHz信號(hào)似乎很滑稽,但在多載波軟件定義系統(tǒng)中,那可能是設(shè)計(jì)人員恰恰會(huì)做的事情。一個(gè)例子是有線機(jī)頂盒,其可能采用2.7 GSPS至3 GSPS全頻調(diào)諧器來捕捉包含數(shù)百電視頻道的有線信號(hào),每個(gè)頻道的帶寬為數(shù)MHz。對(duì)于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器而言,噪聲頻譜密度的單位通常為dBFS/Hz,即相對(duì)于每Hz滿量程的dB。這是一種相對(duì)量度,提供了對(duì)噪聲電平的某種“折合到輸出端”測(cè)量。還有采用dBm/Hz甚至dB mV/Hz為單位來提供更為的量度,即對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器噪聲的“折合到輸入端”測(cè)量。
SNR、滿量程電壓、輸入阻抗和奈奎斯特帶寬也可用來計(jì)算ADC的有效噪聲系數(shù),但這涉及到相當(dāng)復(fù)雜的計(jì)算,參見ADI公司指南MT-006:“ADC噪聲系數(shù)——一個(gè)經(jīng)常被誤解的參數(shù)”。
過采樣替代方法
在較高的采樣速率下使用ADC通常意味著較高的功耗——無論是ADC自身抑或后續(xù)數(shù)字處理。表1顯示過采樣對(duì)NSD有好處,但問題依然存在:“過采樣真的值得嗎?”
如表2所示,使用噪聲較低的轉(zhuǎn)換器也能實(shí)現(xiàn)更好的NSD。捕捉多載波的系統(tǒng)需要工作在較高采樣速率下,因此會(huì)對(duì)每個(gè)載波進(jìn)行過采樣。不過,過采樣仍有很多優(yōu)勢(shì)。
簡化抗混疊濾波——過采樣會(huì)將較高頻率的信號(hào)(和噪聲)混疊到轉(zhuǎn)換器的奈奎斯特頻段內(nèi).所以為了混疊影響,這些信號(hào)需要在AD轉(zhuǎn)換前被濾波器濾除。這意味著過濾器的過渡帶必須位于高目標(biāo)捕捉頻率(FIN)和該頻率的混疊(FSAMPLE、FIN)之間。隨著FIN越來越接近FSAMPLE/2,此抗混疊濾波器的過渡帶變得非常窄,需要*階的濾波器。2至4倍過采樣可大幅減少模擬域中的這個(gè)限制,并將負(fù)擔(dān)置于相對(duì)容易處理的數(shù)字域中。
即便使用完美的抗混疊濾波器,要大程度減少轉(zhuǎn)換器失真產(chǎn)物折疊的影響也會(huì)帶來不足,在ADC中產(chǎn)生雜散和其他失真產(chǎn)物,包括某些*階諧波。這些諧波還將在采樣頻率內(nèi)折疊,可能返回帶內(nèi),限制目標(biāo)頻段內(nèi)的SNR。在較高的采樣速率下,所需頻段成為奈奎斯特帶寬的一小部分,因而降低了折疊發(fā)生的概率。值得一提的是,過采樣還有助于可能發(fā)生帶內(nèi)折疊的其他系統(tǒng)雜散(比如器件時(shí)鐘源)的頻率規(guī)劃。
調(diào)制增益對(duì)任何白噪聲都有影響,包括熱噪聲和量化噪聲,以及來自某些類型時(shí)鐘抖動(dòng)的噪聲。
隨著速度更高的轉(zhuǎn)換器和數(shù)字處理產(chǎn)品的成熟,系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員更頻繁地使用一定量的過采樣以發(fā)揮這些優(yōu)勢(shì),比如噪底和FFT。