【導讀】采用高輸入頻率、高速模數轉換器（ADC）的系統設計是一項具挑戰性的任務。ADC輸入接口設計有6個主要條件：輸入阻抗、輸入驅動、帶寬、通帶平坦度、噪聲和失真。看看這里羅列的這六個條件，你都了解嗎？
采用高輸入頻率、高速模數轉換器（ADC）的系統設計是一項具挑戰性的任務。ADC輸入接口設計有6個主要條件：輸入阻抗、輸入驅動、帶寬、通帶平坦度、噪聲和失真。看看這里羅列的這六個條件，你都了解嗎？
輸入阻抗
輸入阻抗是設計的特征阻抗。ADC的內部輸入阻抗取決于ADC架構的類型，ADC供應商會在數據手冊或產品頁面上提供這一數據。電壓駐波比(VWSR)與輸入阻抗密切相關，衡量目標帶寬內反射到負載中的功率量。該參數設置實現ADC滿量程輸入所需的輸入驅動電平，因此很重要。當源阻抗與負載阻抗相等時，發生最大功率傳輸。
圖1. 網絡分析儀上的輸入Z/VWSR
圖1所示的例子為利用網絡分析儀測得的一個前端網絡的輸入阻抗和VSWR曲線。輸入阻抗是設計的特征阻抗。大多數情況下，它是50Ω，但特定設計可能需要不同的阻抗。
VSWR是一個無量綱參數，反映的是在目標帶寬內，有多少功率被反射到負載中。該參數設置實現ADC滿量程輸入所需的輸入驅動電平，因此很重要。注意，頻率越高，則將ADC輸入驅動至滿量程所需的驅動功率或增益越大。
輸入驅動
輸入驅動與帶寬特性相關，可設置特定應用所需的系統增益。輸入驅動電平應在前端設計開始之前確定，取決于所選的前端器件，如濾波器、變壓器和放大器等。
帶寬和通帶平坦度
帶寬是系統要使用的頻率范圍。通帶平坦度是指定帶寬內的波動量；引起波動的原因可能是紋波效應，或者是巴特沃茲濾波器的慢速滾降特性。通帶平坦度通常小于1 dB，對于設置整體系統增益至關重要。
噪聲
信噪比(SNR)和失真要求對ADC的選擇有幫助，因而一般在設計早期確定。轉換器看到的噪聲量與其自己的噪聲量之比即為SNR。SNR與帶寬、信號質量(抖動)和增益相關。提高增益也會提高與之相關的噪聲成分。
失真
失真由無雜散動態范圍(SFDR)來衡量，SFDR指rms滿量程與峰值雜散頻譜成分的rms值之比。SFDR主要受兩個因素的控制。第一個因素是前端平衡質量的線性度，它主要與二次諧波失真有關。第二個因素是所需的增益和輸入匹配。較高的增益要求會提高匹配難度。此外，高增益要求會壓縮ADC內部器件的裕量，從而提高非線性度，而且由于有更多功率經過外部無源器件，它們的非線性度也會提高。這種效應一般被視為三次諧波。
圖2. 理想12位ADC的噪底，使用4096點FFT
圖2顯示了一個理想12位 ADC 的 4096 點 FFT 的輸出以及一些基本運算。理論SNR為74 dB。噪聲分布在整個奈奎斯特帶寬。FFT會增加處理增益，因為它處理的是小“倉”，小倉的寬度等于采樣頻率除以FFT點數。對于 4096 點 FFT，處理增益為33 dB。這就像使模擬頻譜分析儀的帶寬變窄一樣。實際FFT噪底等于SNR加上處理增益，如圖2所示。
上述條件下的FFT噪底等于74 + 33 = 107 dBFS。在某些系統中，會對多個獨立FFT的結果求平均值，這不會降低FFT噪底，只是減小噪聲成分的幅度變化。
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