提升高速ADC信噪比：无技术辅助的高精度电路设计

本文深入探讨了ADC信噪比在高速高分辨率ADC电路中的关键作用及其优化策略。在许多应用中，如军事雷达和导航系统，对高速ADC的需求极高，采样率需超过30 MSPS，分辨率要求至少10位。然而，现有的高精度ADC器件在高速下实际分辨率往往受限于器件误差和电路噪声。 文章的核心目标是研究在不依赖于过采样、数字滤波和增益自动控制等技术的前提下，如何通过深入理论分析和精细电路设计来提升ADC的实际分辨率，使其尽可能接近设备本身的理论性能，从而最大化信噪比。作者首先从理论上剖析了影响ADC信噪比的关键因素，如有效位数ENOB（Effective Number of Bits），它是衡量ADC性能的重要指标，与信噪失真比SINAD和信噪比SNR紧密相关。 SINAD衡量的是单频理想正弦波输入信号的有效值与ADC输出信号中的所有非单频成分的比值，而SNR则是考虑了所有非直流分量的信噪比。在THD（总谐波失真）恒定的情况下，SNR的提高直接导致ENOB的提升。实际ADC中的噪声主要源于固有量化误差，也就是量化噪声，这是所有ADC设计中难以避免的基本限制。 接着，文章重点介绍了电路设计和器件选择在提高信噪比中的作用。设计者必须精心构造电路架构，优化噪声抑制和信号处理步骤，同时选择具有低噪声特性的ADC器件，以减小电路噪声对信号质量的影响。通过实测，作者展示了在不同输入信号频率下，经过优化设计的高速高分辨率ADC电路的实际分辨率，例如，在0.96 MHz和14.71 MHz的输入信号下，实际分辨率分别达到了11.36位和10.88位。 这篇文章提供了一个系统的方法论，以克服高速高分辨率ADC电路中的噪声挑战，这对于追求更高精度和性能的现代电子设备至关重要。通过理解并优化这些关键参数，设计者可以创建出在特定应用场景下具有更好信噪比的ADC电路，从而推动电子技术的发展。