SAR ADC輸入類(lèi)型間性能比較-II

　　我們繼續講解與逐次逼近寄存器 (SAR) 數模轉換器 (ADC) 輸入類(lèi)型有關(guān)的內容。在之前的部分中，我研究了輸入注意事項和SAR ADC之間的性能比較。在這篇帖子中，我們將看一看造成SAR ADC內總諧波失真 (THD) 的源頭，以及他在不同的輸入類(lèi)型間有什么不一樣的地方

　　THD影響

　　讓我們首先看看諧波失真是如何被引入的。本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，轉換器是一個(gè)非線(xiàn)性系統。如果系統完全線(xiàn)性，輸入“x”將在輸出上以線(xiàn)性的形式表現為“mx+c”。然而，由于采樣和轉換電容器的非線(xiàn)性運行方式，以及量化，當一個(gè)信號“x”流經(jīng)非線(xiàn)性系統時(shí)，ADC在其輸出上引入DC和高階誤差項(x2，x3等)。

　　當你查看頻域內的輸出時(shí)，每個(gè)高階誤差項(x2，x3等)會(huì )導致尖峰脈沖。這些尖峰脈沖是信號頻率的整數倍，并被成為諧波。

　　可以通過(guò)基本三角函數來(lái)非常直觀(guān)的理解這一點(diǎn)。輸入信號的傅里葉展開(kāi)由正弦和余弦項 (sin (2π?t), cos (2π?t)) 的求和組成。當這樣一個(gè)信號流經(jīng)非線(xiàn)性ADC時(shí)，除了基頻，輸出將由DC分量 (a0) 和其他高階誤差項(x2, x3→ sin2(2π?t), cos2(2π?t), sin3(2π?t), cos3(2π?t) 等)組成。讓我們來(lái)看一看針對幾個(gè)高階項的三角函數展開(kāi)式。

　　如表1中所示，每個(gè)高階項將導致輸出上的尖峰脈沖。而這些尖峰脈沖的頻率表現為基頻的整數倍。對于其他諸如x4, x5等的高階項也是如此。正是這些分量的冪引入了諧波失真。

　　一個(gè)ADC的THD代表輸出上生成的諧波分量(通常為前九個(gè))幅值與基波信號幅值間的關(guān)系。計算方法為：

　　通常情況下，差分輸入SAR比單端SAR具有更佳的THD。。。這是為什么呢?現在讓我們來(lái)看一看非線(xiàn)性ADC輸出上的信號的數學(xué)展開(kāi)式，來(lái)了解其運行方式。

　　在單端SAR中，由于非線(xiàn)性運行方式，DC偏移 (a0) 和來(lái)自高階項(V2DIFF, V3DIFF等)的轉換誤差系數(a2，a3等)出現在輸出上。然而，如圖3所示，包括偶數幅值項(a2，a4等)在內的所有誤差系數在求和節點(diǎn)上傳播。

　　在使用差分SAR時(shí)，偶數幅值項的符號變?yōu)檎?。借助良好的共模抑制，偶數項?[a2, b2], [a4, b4],等)由于極性的變化在求和節點(diǎn)上互相抵消。如圖3中所示，輸出上的偶數項([c2= a2– b2]，等)或者不存在，或者被充分降低，從而導致更佳的THD。

　　為了獲得最佳性能，了解噪聲和AC性能之間的這些差異可以幫助用戶(hù)選擇具有正確輸入類(lèi)型的SAR。這在為ADS886x系列或者為支持多個(gè)輸入類(lèi)型的ADC，諸如ADS8363，ADS7263或ADS7223選擇輸入配置時(shí)特別有用。