如何選擇高速A/D轉換器
無論是攝像機和有線電視機頂盒還是掃描儀和復印機,A/D轉換器（ADC）都是這些現代電子設備中的關鍵元件。因為它們是模擬信號和數字處理之間的接口,所以常常決定著系統(tǒng)的性能。
分辨率和速度---- 高速A/D轉換器首先可以用兩個參數來描述：分辨率和速度。分辨率以位（bit）來表示,n位A/D轉換器將模擬信號分為2n個級,產生2n個單獨的數字輸出編碼。A/D轉換器所需要的分辨率取決于系統(tǒng)的信噪比（SNR）和/或動態(tài)范圍要求。---- 高速A/D轉換器的速度通常以每秒幾百萬次采樣（Msamples/s）來表示。這就是采樣速率,或模擬信號可以在什么樣的速率下連續(xù)轉換為數字形式。對大多數應用來說,采樣速率應是A/D轉換器輸入信號最高頻率的3～4倍。
---- 例如,如果系統(tǒng)的SNR要求是45dB,那么最小A/D轉換器分辨率是8位,如表1所示。如果系統(tǒng)內有一兩個放大器（或其他電路）,那么8位A/D轉換器也許不夠,這取決于其他器件的噪音特性。
---- SNR是以分貝表示的比率,它是輸入信號的有效值與所有頻率小于采樣頻率一半的其他頻譜成份（不包括諧波或直流信號）的總有效值之比。
---- A/D轉換器可獲得的理論上最佳SNR是A/D轉換器分辨率的函數,定義為 SNR（dB）=6.02n+1.76
---- 這里n是A/D轉換器的位數（分辨率）。
---- 請注意這是具有理想線性度和無外部噪音的“完美”A/D轉換器可得到的理論上的最佳SNR值。實際的A/D轉換器的SNR值可能會比這個公式的結果低2到10分貝,或者更多,這是由實際設計方案的非線性度和轉換過程當中電路開關期間產生的片上噪音造成的。
---- 由于選擇的電路結構包括pc板布局等問題,最終電路中的實際A/D轉換器性能往往比這更低。在真實的A/D轉換器中,SNR隨著信號頻率的升高而降低,因為轉換器內部的某些誤差機理與頻率有關。
---- 每個器件的SNR象并聯的電阻一樣,系統(tǒng)的總體SNR要低于具有最低SNR的器件的SNR。例如,假設以每秒20M次的采樣速率對4.43MHz的信號進行采樣時最小系統(tǒng)SNR應當是45dB,一個4.43MHz時具有52dB SNR的放大器在A/D轉換器之前,那么所需的A/D轉換器就得有46dB或更好的SNR才能獲得45dB的總體SNR。系統(tǒng)SNR可以通過下列公式確定：系統(tǒng)SNR=
---- 因為8位轉換器的理論上最佳SNR接近50dB,所以乍一看似乎一個8位的、采樣速率每秒20M次的轉換器就可以勝任。但是,大致看一下一些8位、每秒20M次的轉換器就會發(fā)現,大多轉換器都不夠好。那么許多設計者就會推測,可能需要高精度的A/D轉換器。然而,某些A/D轉換器（如國家半導體公司生產品ADC1175）就可以提供所需的SNR,并沒有必要去尋找更昂貴的轉換器就可以獲得所需的系統(tǒng)SNR。 誤差參數---- 然而速度、分辨率和SNR并非一切。分辨率確實表示了A/D轉換器可以產生的數字輸出編碼的數量,但它并未示出這些編碼是否真的對應正確的輸入電壓。諸如微分非線性度（Differential Nonlinearity-DNL）、積分非線性度（Integral Nonlinearity-INL）、偏差和滿標度誤差等誤差參數描述了輸出編碼響應輸入電壓的精確程度（見表2）。
---- DNL相當于轉換過程中某一步驟的最大誤差。當模擬輸入電壓升高時,每當模擬輸入升高VFS/2n,輸出編碼應升高1LSB,這里VFS是滿標度輸入電壓范圍,它通常等于所加的基準電壓。編碼轉換間距應該正好是1LSB（VFS/2n）。
