1、近代信息处理（第十一讲） 模数变换的深入探讨（ 7）刘树彬2012.03.192012-03-19 中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬 2提高 SFDR性能 的意义n 在通信应用中重要q 因为一个数字接收机需要很好的无伪波动态范围，使远离接收机的弱小信号不至于与接收机的谐波信号混杂在一起而无法分辨q 保证接收机对距离很近的强信号和远离接收机的弱信号都能清楚地分辨出来，正确接收 2012-03-19 中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬 3ADC 谐波的来源n 模拟输入的谐波n 量化n 相干采样n 非线性q 理想 ADCq 微分非线性和积分非线性n Subranging/Pipelined
2、 ADC的非线性q 周期性（规律性）的非线性q 第一级的跃变点造成较大非线性2012-03-19 中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬 4量化谐波n 理想 ADC的量化误差分析：q 严格的讲，对于理想的 ADC，只有在输入信号是频率成分复杂、且非周期信号的情况下，可以认为量化产生的误差是随机分布的，从而在频谱上将其看作是白噪声q 在输入信号是有一定规律的情况下，特别是当输入信号是单频信号时，量化误差不再是随机分布的，也就是说噪声频谱不是白谱n 一般来说，在单频输入的情况下，输入信号的频率和采样时钟信号的频率总会有某种相关性n 第 n+1次采样的量化误差和第 n次采样的量化误差是有关系的，不再
3、是随机的，从而使得量化误差也呈现某种规律性，也就是说呈现谐波特性，此时把它称为 量化谐波2012-03-19 中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬 51LSB小信号的量化输出2012-03-19 中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬 6由于量化产生谐波n 由单频正弦信号的连续量化误差的波形可以看出它具有周期性q 它与采样无关，只与信号频率有关，而且它的周期与信号周期相同n 由于上述量化误差具有与信号频率相同的基频，所以它的频谱是线谱，也就是说它的频率分量是 n*fa（ fa是信号频率） 2012-03-19 中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬 7相干采样使量化误差呈现谐波特性n 当采样
4、频率是信号频率的整数倍时， (-1/2+n)fs到 (1/2+n)fs内各条谱线相对位置（例如相对于中心位置 n*fs）是相同的，因而叠加的时候仍保留线谱的特性，和 -1/2fs到 1/2fs内各条线谱所对应位置相同q 于是量化误差不是以白噪声的形式出现，而是以谐波的成分出现2012-03-19 中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬 8相干采样量化误差的周期性（ 1）n 直观地讲，对于相关采样，无论采样频率是信号频率的整数倍时，还是 M/N倍，其相关性将造成 ADC总是只采集到信号波形的一些固定点，无法随机地遍历所有的量化电平，所采集的数据具有周期性n 因而，量化误差也是一些固定的数值，且具
5、有周期性 2012-03-19 中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬 9相干采样量化误差的周期性（ 2）n 相关性将造成 ADC总是只采集到信号波形的一些固定点，无法随机遍历所有的量化电平，所采集的数据具有周期性q 其量化误差也是一些固定数值，且具有周期性q 相关性越强，周期就越短，数据和量化误差就越集中在较少的固定数值上q 当量化误差集中在较少的固定数值上时，其频谱就集中在较少的线谱上，相关性越强，线谱就越少，采样折叠的效果就使这些线谱加强，形成较大的谐波n 相关采样时，量化误差将集中在较少的固定数值上，这些量化误差数值可能较大，也可能较小q 当固定的量化误差数值较大时，由于量化误差的周期性，使得总的量化误差会大于白谱的量化噪声（ q2/12）；反之也可能小于白谱的量化噪声如 ADC传递函数有较大非线性，误差信号就会有较大幅度，谐波分量也可能较大2012-03-19 中国科学技术大学 快电子实验室 刘树彬 10仿真：相干采样造成谐波理想 ADC采样产生谐波，采样频率 80MHz，信号频率 59MHz，产生的谐波很大
