作者:Bonnie Baker
本文是對 Δ-Σ ADC 內(nèi)部工作原理進行簡要概述的最后一部分,。您已經(jīng)了解了調(diào)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(diào)制器實施了一個過采樣系統(tǒng),,該采樣系統(tǒng)擁有一個積分器和負反饋,。另外,您還閱讀了解了一些與數(shù)字/抽取濾波器內(nèi)部工作原理相關的信息,。這種濾波器降低了調(diào)制器數(shù)字 1 位流中的高頻噪聲,,同時將數(shù)字化的輸入信號以低數(shù)據(jù)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?shù)奈粩?shù)相等,。當涉及信號噪聲時,,“有效精度”就是對模數(shù)轉換有用位的描述。有效精度等于 ADC 的有效位數(shù),。調(diào)制器 FS(采樣速率)和 FD(輸出數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)輸出調(diào)制器采樣的數(shù)目相等。
請看下面圖 1 中的頻譜。假設輸出數(shù)據(jù)速率為調(diào)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(shù)據(jù)速率,,而且還降低了有效精度。雖然調(diào)制器的大部分噪聲都出現(xiàn)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(shù)據(jù)速率的一種方法就是提高調(diào)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(shù)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(lián)系。保持采樣速率恒定不變并保持較低的數(shù)據(jù)速率,,能夠讓您獲得較高的轉換器輸出有效精度,。