Δ-Σ ADC噪聲與數據速率的關系

本文是對 Δ－Σ ADC 內部工作原理進行簡要概述的最后一部分。您已經了解了調制器在某個特定時間和頻率域中如何工作，以及如何在高頻中形成轉換量化噪聲。該調制器實施了一個過采樣系統，該采樣系統擁有一個積分器和負反饋。另外，您還閱讀了解了一些與數字/抽取濾波器內部工作原理相關的信息。這種濾波器降低了調制器數字 1 位流中的高頻噪聲，同時將數字化的輸入信號以低數據速率傳輸至轉換器輸出。這兩種模塊的組合便得到了一款高精度 ADC（請參見參考書目 1、參考書目 2 以及參考書目 3）。

　　不管使用何種轉換器，實際精度都與 ADC 傳輸的位數相等。當涉及信號噪聲時，“有效精度”就是對模數轉換有用位的描述。有效精度等于 ADC 的有效位數。調制器 FS（采樣速率）和 FD（輸出數據速率）的比決定了抽取或過采樣，比率，其會直接影響有效精度。抽取比的范圍介于 4～32,768 之間，其與每個數據輸出調制器采樣的數目相等。

　　請看下面圖 1 中的頻譜。假設輸出數據速率為調制器采樣頻率的一小部分（請參見圖 1a），0～FD 的輸入頻率均在輸出信號頻帶中。由于噪聲水平較低，因此有效精度較高。FD 的更高頻率不但增加了轉換器的輸出數據速率，而且還降低了有效精度。雖然調制器的大部分噪聲都出現在更高頻率中，但是您獲得的有效精度仍然較低（請參見圖 1b）。圖 1c 就顯示了一個關于抽取比與采樣 ADC 有效精度之間關系的例子。

　　在不改變有效精度的條件下，提高輸出數據速率的一種方法就是提高調制器的采樣速率。您可以通過提高 Δ－Σ ADC 的主時鐘速率來提高這一速率。使用恒定抽取比后，采樣速率和功耗同時升高。此外，大多數轉換器都擁有采樣速率的實際極限，超過這一極限后其將無法正常地工作。抽取比和有效精度之間存在著緊密的聯系。保持采樣速率恒定不變并保持較低的數據速率，能夠讓您獲得較高的轉換器輸出有效精度。