噪底不平坦時– ∑-?型調(diào)制器和其他頻譜情況
目前為止，我們討論的處理增益和過采樣都假設(shè)噪聲在轉(zhuǎn)換器的奈奎斯特頻帶內(nèi)是平坦的。很多情況下，這都是合理的假設(shè)，但也有多種情況不適用該假設(shè)。我們討論了處理增益并不適用于雜散的事實，雖然過采樣系統(tǒng)可能提供某些頻率規(guī)劃和雜散處理方面的優(yōu)勢。1/f噪聲和部分類型的振蕩器相位噪聲將具有頻譜整形性能，不適用處理增益計算。

噪聲不平坦的一個重要區(qū)域是∑-?型轉(zhuǎn)換器部分?！??型調(diào)制器使用圍繞量化器的反饋進(jìn)行調(diào)制器量化噪聲整形——降低落入目標(biāo)頻段內(nèi)的噪聲，但代價是增加帶外噪聲(見圖3)?？梢钥吹剑瑢τ诖祟愓卧肼?，由丟棄帶外噪聲帶來的增益遠(yuǎn)大于圖1中的情況；事實上，∑-?型調(diào)制器針對經(jīng)過調(diào)制器整形的噪聲部分通常實現(xiàn)9 dB至15 dB/8倍頻程或更高的處理增益(并非系統(tǒng)中的全部噪聲源都由調(diào)制器反饋整形)。

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圖3. 典型∑-?型調(diào)制器的整形量化噪聲

有關(guān)∑-?型ADC更為詳細(xì)的說明超出了本文的范圍，但可以看到，對于∑-?型調(diào)制器，使用NSD作為確定帶內(nèi)可用動態(tài)范圍有規(guī)格尤為有效。圖4顯示的是高速帶通∑-?型ADC經(jīng)過放大后的噪底曲線。在75 MHz目標(biāo)頻段內(nèi)(中心頻率為225 MHz)，噪聲為-160 dBFS/Hz左右，SNR超過74 dBFS。

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圖4. AD6676帶通∑-?型ADC整形噪聲

總結(jié)

不斷豐富的高速和極高速ADC以及數(shù)字處理產(chǎn)品正使過采樣成為寬帶和射頻系統(tǒng)的實用架構(gòu)方法。半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步為提升速度以及降低成本做出了諸多貢獻(xiàn)(比如價格、功耗和電路板面積)，讓系統(tǒng)設(shè)計人員得以探索轉(zhuǎn)換和處理信號的各種方法——無論使用具有平坦噪聲頻譜密度的寬帶轉(zhuǎn)換器，或是使用在目標(biāo)頻段內(nèi)具有高動態(tài)范圍的帶限∑-?型轉(zhuǎn)換器。這些技術(shù)改變了我們對信號處理的認(rèn)識，以及我們選擇產(chǎn)品的方式。思考如何捕捉信號時，工程師可能會想到去比較在不同速度下工作的系統(tǒng)。進(jìn)行這類比較，或者查看軟件定義系統(tǒng)如何處理不同帶寬的信號時，噪聲頻譜密度可以說比SNR規(guī)格更為有用。它不會替換其他規(guī)格，但將會是您規(guī)格列表上的有用項目。

參考文獻(xiàn)
MT-006 ADC噪聲系數(shù)——一個經(jīng)常被誤解的參數(shù)(ADI公司，2014年)Kester, Walt