如果这样看ADC,可能就能理解ADC了

原创 加油射频工程师 2024-05-22 10:42

今日正文

(1) ADC是用来干什么的?

现实生活中,我们处理的大多数信号都是连续信号。

但是数字信号处理技术发展的好啊,所以我们经常需要把连续信号变成数字信号,然后放到电脑或者FPGA等载体上去进行数字信号处理。

而ADC和DAC就是模拟连续信号和数字离散信号的分界面。

ADC,全称是analog-to-digital conversion,称为模拟数字转换器;DAC,全称是ditital-to-analog conversion,称为数字模拟转换器。

(2) 那怎么来理解ADC的操作呢?

离散数字信号和连续模拟信号的不同点,就在于离散,也就是数字信号是经过对连续模拟信号采样+量化得到的。

也就是说,连续模拟信号经过了采样和量化两个过程以后,才得到的离散数字信号。

所以,我们可以把现代ADC的工作,提炼分解成两步,即采样和量化。我们看到的很多商用ADC,表面是叫ADC,其实已经是叠加了S/H和ADC两种功能。

(3) 从时域上说说采样的过程

采样的过程,从时域上来看,是这样的,即在采样点上获取连续信号的值,并在采样周期内保持不变。而在采样周期内,模拟连续信号的变化是完全被忽略掉的。如下图所示。

采样的过程,把连续变化的模拟信号,变成了阶梯变化的模拟信号。

(4) 接着看看量化的过程

为了便于理解,举一些数据,来说明。

假设要采样的数据是0~4.095V之间的电压值,并假设用一个12位的ADC(这里的ADC单具有量化功能)去量化。

12位,这样的话,就有4096个数据,那么可以这样对应,为了简化起见,这边不考虑ADC的编码方式,就用我们常规的二进制与十进制之间的关系来表示。

乍一看,这不是挺好的么?完美对应。

But ~

0.001用整数1对应,0.002用整数2对应,那0.001~0.002之间这么多无穷多个数,那怎么办呢?虽然里面有无穷多个数,但是都被1或者2来替代了。

也就是说,量化后的数据,与量化前的数据之间,会产生误差,误差值在-0.5LSB~0.5LSB之间。而这个误差的产生,就是ADC的量化噪声的来源。

(5) 总结

商用ADC,一般里面叠加了采样和量化两个步骤,以上的文章,从时域上,对这两个步骤,进行了一些描述。

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每个分指标的计算后面,都跟着一个仿真验证。所有指标都分配完了以后,还会有一个整体链路的仿真。

整体链路仿真,还分单音时候的验证+调制信号的验证;ADS仿完,再用SystemVue走一遍。

这些仿真步骤,该采用什么模板,各个参数该怎么设置,该用什么等价标准来判断,都是我花了很长时间探索,才联通起来的。

我觉得大概率是全网独一份,因为这些都是我结合软件自带的help文件和模板,再结合项目,一点一点探索出来的,有很多自己的想法在里面。

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