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标题: 模拟信号采样与AD转换(2) [打印本页]

作者: yuyang911220    时间: 2015-9-21 09:04     标题: 模拟信号采样与AD转换(2)

量化我们可以先直观的看一下量化的过程,

>量化有个关键的参数,叫量化位数,在所有的AD转换芯片(如AD7606)上都能看到这个关键的参数,常见的有8bit,10bit,12bits,16bit和24bit。


如上图,以AD7606为例,AD7606是16bit的AD芯片,量化位数指用16bit来表示连续信号的幅值。因此,考虑AD的测量范围(AD7606有两种:±5V和±10V),则AD分辨率是
±5V: (5V-(-5V)) / (2^16) = 152 uV
±10V: (10V-(-10V)) / (2^16) = 305 uV
量化位数越高,AD分辨率越高,习惯上,AD分辨率用常用LSB标示。
因此,AD7606中对于某个输入模拟电压值,因为存在正负电压,若以0V为中间电压值,范围为±5V时AD转换电压可计算为

AD7606若使用内部参考电压,Vref=2.5V。哦对了,这又出现个参考电压。参考电压与AD量化的实现方式有关,从速度上分串行和并行,串行包括逐次逼近型,并行方式包括并行比较式,如下图(左:串行,右:并行)。AD7606是使用逐次逼近型的方式。

AD转换芯片另外两个重要参数是转换时间(转换速率)。并行AD的转换速率比串行的要高。但并行比较的方式中电阻的精度对量化有影响。
接着,我们还将介绍一个重要的概念:量化噪声。量化噪声对应量化信噪比,
SNRq = (6.02N + 4.77) dB
其中N为量化位数,且不去管这个公式是怎么得到的(详细推导可参考文献[2]),对于
N=12, SNRq ≈ 70dB
N=16, SNRq ≈ 94dB
从中可以看出:每增加1bit量化位数,SNRq将提高6.02dB,在设计过程中,如果对方有信噪比的要求,则在ADC选型时就要选择合适位数的ADC芯片。
明显的,并不是量化位数越高越好,量化位数的提高将对成本、转换速度、存储空间与数据吞吐量等众多方面提出更高的要求。同时,我们尽量提高量化噪声的前提是信号的SNR已经比较低了,如果信号的SNR比量化噪声还高,努力提高量化噪声将是舍本求末的做法。
到最后,给点福利吧,下面是我参考AD7606数据手册设计的原理图,经过实践检验可用:






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