揭秘σ-δadc及工作原理(已修改)
2025-09-04 01:24 本頁面
【正文】 揭秘ΣΔ ADC的工作原理節(jié)選自Maxim應用筆記AN1870 石忠東 整理 摘要：本文深入介紹了ΣΔ模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）的理論背景，特別強調(diào)了過采樣，噪聲整形，濾波和抽取等幾個難于理解的有關(guān)數(shù)字信號的關(guān)鍵概念。越來越多的應用，諸如過程控制、稱重等，都需要高分辨率、高集成度和價格低廉的ADC。 新型ΣΔ轉(zhuǎn)換技術(shù)恰好可以滿足上述需求。然而，很多設(shè)計者并不十分了解這種AD轉(zhuǎn)換技術(shù)，因而更愿意選用傳統(tǒng)的逐次比較（SAR）型ADC。ΣΔ轉(zhuǎn)換器的模擬部分非常簡單（類似于一個1位ADC），而數(shù)字部分要復雜得多，按照功能可劃分為數(shù)字濾波和抽取單元。由于ΣΔ型ADC更接近于數(shù)字器件，因而其制造成本非常低廉。ΣΔ ADC的工作原理要理解ΣΔ型ADC的工作原理，首先應對以下概念有所了解：過采樣、噪聲成形、數(shù)字濾波和抽取。1. 過采樣首先，考慮一個傳統(tǒng)ADC的頻域傳輸特性。輸入一個正弦信號，然后以頻率采樣，按照Nyquist定理，采樣頻率至少兩倍于輸入信號。從FFT分析結(jié)果可以看到，一個單音和一系列頻率分布于DC到間的隨機噪聲，如圖1所示，這就是所謂的量化噪聲，主要是由于有限的ADC分辨率而造成的。本底噪聲平均值（基線）量化噪聲N位ADC的信噪比SNR = + 信號幅值頻域功率圖1. N位 ADC以頻率fs采樣單音信號的頻譜分析單音（基頻）信號的功率與所有頻率的噪聲的RMS功率之和的比值就是信號噪聲比（SNR）。對于一個N位 ADC，SNR可由公式：SNR=+。為了改善SNR和更為精確地再現(xiàn)輸入信號，對于傳統(tǒng)ADC來講，必須
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