ADC中的量化噪声.以及解决方案

乐活   2024-10-29 11:49   江苏  

在看一个ADC的数据手册的时候读到了这样的一句话:

SO?量化噪音是什么意思?

在调制过程中,量化噪声作为一个高频成分,其频谱也会随着载波一起被搬移到更高的频率上。这样做的目的是将量化噪声转移到信号频带之外,方便后续的数字滤波器进行滤除。

量化噪声是模拟信号转换为数字信号过程中不可避免的一种误差。简单来说,就是将连续的模拟信号转化为离散的数字信号时,由于量化精度有限,导致的信号失真。

量化噪声产生的原因:

  • 模拟信号的连续性与数字信号的离散性: 模拟信号在时间和幅度上都是连续的,而数字信号在时间和幅度上都是离散的。当模拟信号经过模数转换器(ADC)转换为数字信号时,就需要将连续的模拟值映射到离散的数字量上。这个映射过程会产生误差,即量化误差。

  • 量化级数的限制: ADC的量化级数是有限的,这意味着模拟信号的幅度只能被划分成有限个离散的级别。当模拟信号的幅度落在两个量化级之间时,就会被映射到离它最近的量化级上,从而产生量化误差。


量化噪声的影响:

  • 信号失真: 量化噪声会导致信号的失真,特别是在信号幅度较小或变化较快的地方。

  • 信噪比降低: 量化噪声是信号中的噪声成分,会降低信号的信噪比。

  • 频谱污染: 量化噪声在频谱上表现为一个宽带噪声,会污染信号的频谱。


降低量化噪声的方法:

  • 增加量化级数: 增加ADC的量化级数可以提高量化精度,从而降低量化噪声。

  • 过采样: 通过增加采样频率,可以将量化噪声的频谱分散到更高的频段,从而减小低频信号的量化噪声。


    怎么测量?


  • 频谱分析仪法: 将待测信号输入到ADC中,然后用频谱分析仪观察输出信号的频谱。量化噪声通常表现为一个宽带噪声底座,通过测量噪声功率并与信号功率进行比较,可以得到信噪比(SNR),从而间接反映量化噪声的大小。

  • 时域波形观察法: 将ADC的输出信号用示波器观察,可以直观地看到量化噪声引起的信号失真。通过测量峰峰值噪声或均方根噪声,可以得到量化噪声的幅度。


这个ADC的方案也挺好的,总结一下:

通过将量化噪声转移到高频段,并利用数字滤波器将其滤除,可以有效地提高信号质量。

  1. 量化噪声产生: 模拟信号在数字化过程中,由于量化精度有限,产生量化噪声。

  2. 调制: 将信号调制到更高的频段,同时将量化噪声的频谱也搬移到高频段。

  3. 数字滤波器: 进行初步滤波,去除大部分高频噪声。


可以使用FPGA继续实现级联滤波

高分辨率 32 位模数转换器

这颗32位的ADC来自国内的厂家,之后会拿到开发板,到时候再来做相关的学习。

云深之无迹
纵是相见,亦如不见,潇湘泪雨,执念何苦。
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