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从模数转换器角度看,噪声指数重要吗?

ADI_Amy 員工 在 2015-7-7 建立的討論區
最後回覆由adi_susan於2015-7-29提供

     在ADC中,噪声系数(NF)和信噪比(SNR)是可以互换的。噪声系数对了解噪声密度十分有用,而信噪比衡量的则是目标频段中的噪声总量。尽管如此,我们来深入地了解一下噪声系数。有些折衷具有误导性,低噪声系数并不总是可以降低转换器中的前端噪声。

 

  在尝试了解级联信号链的动态机制时,噪声系数用起来是十分方便的。当源电阻增加4倍时,噪声系数将提高6 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。

 

  为何如此?如果调低满量程输入,必须调高增益。在理论上,这样做看起来没什么问题,但是,变压器对增益带宽的依赖性比放大器高,因此,用高增益变压器优化噪声系数的做法会增加实现100 MHz以上的常见高中频应用的难度。

 

  放大器也存在类似的问题:随着增益的提高,信号和放大器噪声都会增加,结果会降低转换器的性能。要维持性能不变,就需要采用基于高损耗阻性元件的高阶抗混叠滤波器。

 

  在设计转换器前端时,一定要考虑噪声频谱密度(NSD)。噪声频谱密度通常以nV/√Hz为单位,对转换器具有十分重要的意义,因为要在数字域中对噪声频谱密度进行处理,以便区分并最终挑出频段中的目标信号。

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     总之,要把增益放在适当的位置,确保整个信号链中的输入和输出满量程信号均实现最大化。在任何信号链中,衰减、填充位或电阻都不是良性的噪声系数折衷考虑因素,因为结果会浪费功耗,而且电阻还会增加噪声。

 

  噪声系数 = Pf– SNR – 10 log BW + 174 dBm,


其中,Pf为输入网络的满量程功耗,SNR为输入网络的实测信噪比,BW为输入网络的–3 dB带宽,174 dBm为热噪底;热噪底 = kTBW,其中,k为1.38 ×10–23,室温下,T为300K。

 

消息编辑者为:Amy ADI

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