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ADC 總諧波失真

發(fā)布時間:2024-12-25 責任編輯:lina

【導讀】了解了 ADC 中的缺失代碼如何導致 ADC 輸出失真。這種失真將導致輸入信號的諧波出現(xiàn)在 ADC 的輸出中。雖然具有缺失代碼的 ADC 確實會產(chǎn)生大量諧波失真,但缺失代碼并不是諧波失真的來源。 ADC 輸出中的諧波失真是由 ADC 特性中存在的任何非線性引起的。每個實用的 ADC 都具有非線性特性。因此,每個實際 ADC 的輸出中都存在諧波。 DNL 和 INL 是 ADC 特性非線性的度量,而 THD 是 ADC 輸出中產(chǎn)生的諧波失真的度量。


了解了 ADC 中的缺失代碼如何導致 ADC 輸出失真。這種失真將導致輸入信號的諧波出現(xiàn)在 ADC 的輸出中。雖然具有缺失代碼的 ADC 確實會產(chǎn)生大量諧波失真,但缺失代碼并不是諧波失真的來源。 ADC 輸出中的諧波失真是由 ADC 特性中存在的任何非線性引起的。每個實用的 ADC 都具有非線性特性。因此,每個實際 ADC 的輸出中都存在諧波。 DNL 和 INL 是 ADC 特性非線性的度量,而 THD 是 ADC 輸出中產(chǎn)生的諧波失真的度量。

 ADC 總諧波失真圖 1:具有非線性特性的 ADC 輸出的 FFT 


產(chǎn)生的諧波清晰可見

為了可視化 ADC 輸出中的諧波失真,我們將提供一個正弦波作為 ADC 的輸入,并繪制 ADC 數(shù)字輸出的傅里葉變換(又名 FFT)。圖 1 顯示了此類 ADC 輸出的 FFT 示例。理想情況下,F(xiàn)FT 應在正弦波頻率處具有單個頻率尖峰。盡管輸入信號的頻率在 FFT 圖中具有幅度(FFT 中的綠色莖),但圖中還可以看到其他頻率內(nèi)容。輸入信號頻率稱為基頻。除了基頻分量之外,F(xiàn)FT 中還會周期性地出現(xiàn)尖峰(藍色莖)。這些是輸入信號頻率的諧波。

圖 1中用于測量的 ADC 具有相當大的非線性特性。對于良好的 ADC 設計,ADC 的輸出 FFT 看起來會干凈得多。下面的圖 1-1 顯示了這樣一個示例。我們需要更的工具和測量設備來表征此類 ADC 的失真。


ADC 總諧波失真圖 1-1:具有相當線性特性的 ADC 輸出的 FFT


- 諧波含量非常低。

總諧波失真定義為 ADC 輸出中諧波含量相對于基頻功率的功率。它可以分別按照方程(1)和(2)以分貝或百分比表示 。


ADC 總諧波失真 

如圖 1所示,當我們轉(zhuǎn)向 ADC 的更高諧波時,諧波的幅度(以及諧波頻率的功率)通常會降低。因此,在計算總諧波失真時,只需考慮前幾次諧波。 ADC 數(shù)據(jù)表應指定計算數(shù)據(jù)表中總諧波失真數(shù)時考慮的諧波數(shù)。

除了 ADC 的基頻和諧波頻率分量之外,圖 1還顯示每隔一個頻率分量(以紅色標記)處存在一些功率。這對應于 ADC 輸出中存在的噪聲。


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