fl
ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ
Ц
Геннадий Ш трапенин
г. Екатеринбург
Быстродействующие
аналого-цифровые
преобразователи
фирмы National Semiconductor
Штрапенин Геннадий Львович.
Тел. сл. (343) 3585539
E-mail:
Кандидат физико-математичес-
ких наук, доцент кафедры элек-
троники Уральского государ-
ственного университета путей
сообщения.
ВстатьеР1мырассматривали ин-
тегральные аналого-цифровые:
преобразователи
t;
(АЦП) National
Semiconductor общего применения
с максимальными частотами пре-
образования до 1,5 МГ
ц.
Широкое
внедрение различных устройств
Цифровой обработки высокочас-
тотных и, в часщостщ ЩИДеОСИГ'
налов, цифровой осциллографии,
а также радиоприемных устройств
с прямым аналого-цифровым пре-
образованием радио частотных
сигналов, потребовало от разра-
ботчиков электронных компонен-
тов создания быстродействую-
щих экономичных интегральных
аналого-цифровых преобразова-
телей (БАЦП). Компания National
Semiconductor является одним из
ведущих мировых производителей
интегральных микросхем (ИМС)
БАЦП различных типов (2], Иомен ]
клатура которых насчитывает не-
сколько десятков наименований. В
данной статье мы рассмотрим
наиболее примечательные ИМС
БАЦП National Semiconductor, со-
четающие в себе весьма высокие,
а подчас и уникальные характери-
стики со сравнительно небольшой
стоимостью
о
- ;.:Л и
^
.о т
Основные электрические пара-
метры современных АЦП, которые
можно условно разделить на ста-
тические, характеризующие вели-
чины входных и выходных сигна-
лов, разрешающую способность
преобразователя, погреш ности
преобразования постоянного на-
пряжения, температурную неста-
бильность и другие, а также дина-
мические, определяющие время и
максимальную частоту преобразо-
вания, шумовые и другие парамет-
ры, были приведены в работе [1}.
Отметим, что для БАЦП в отличие
от АЦП общего применения, важное
значение имеют их динамические и
шумовые характеристики. Это:
-
отнош ение
сйгнал/ш ум
(Signal to Noise Ratio - SNR),
рав-
ное отношению среднеквадрати-
ческого значения величины вход-
ного сигнала Vjn к среднеквадрати-
ческому значению величины шума
Vnoise (за исключением гармоничес-
ких искажений), выраженное в де-
цибелах: SNR=20log[Vjr/V no|sJ. Вели-
чина SNR позволяет определить
долю шума в измеряемом сигнале
по отношению к полезному сигна-
лу. Шум, измеряемый при расчете
SNR, не включает гармонические
искажения, но включает шум кван-
тования. Для АЦП с определенным
разрешением именно шум кванто-
вания ограничивает возможности
преобразователя теоретически
лучшим значением отношения сиг-
нал/шум, которое определяется
как: SNR=6,02N+1,76, где N - раз-
рядность АЦП. В частности, для
идеального 12-разрядного АЦП
SNR=74 дБ. Спектр шума кванто-
вания АЦП стандартных архитек-
тур имеет равномерное распреде-
ление по частоте. Поэтому величи-
на этого шума не может быть
уменьшена путем увеличения вре-
мени преобразования и последую-
щего усреднения результатов. Шум
квантования может быть снижен
только путем проведения измере-
ний с помощью АЦП большей раз-
рядности;
-суммарныйкоэффициент гар-
моник (Total Harmonic Distortion -
T H D )-
отношение среднеквадрати-
ческого значения суммы высших
гармоник к среднеквадратическому
значению основной гармоники, вы-
раженное в децибелах. THD опре-
деляется по формуле:
THD=10log[(V22+V32+.
..)/V12];
- отношение сигнал/(шум + ис-
каж ения) (Signal to Noise and
Distortion - SINAD)
более полно
описывает шумовые характеристи-
ки АЦП. SINAD учитывает величину
как шума, так и гармонических ис-
кажений по отношению к полезно-
му сигналу и равно отношению сред-
неквадратического значения основ-
ной гармоники к среднеквадратичес-
кому значению суммы всех состав-
ляющих сигнала вплоть до 1/2 час-
тоты дискретизации, кроме основ-
ной гармоники и постоянной со-
ставляющей. Измеряется в децибе-
лах и определяется по формуле:
SINAD=10log[(V12/(V22+V32+.
..+Vnoise)].
Если известны SNR и THD, значение
SINAD можно получить из следую-
щего выражения:
SINAD=1 Olog[1 /(1 0 SN"'10 + 1 0THD
'10)];
- эффективное число разрядов
(Effect Number of Bits - ENOB)
- дру-
гой метод расчета отношения сигнал/
шум. ENOB=(SINAD-1,76)/6,02, где
SINAD - реальное значение отноше-
ния сигнал/(шум + искажения) в де-
цибелах для конкретного АЦП. Боль-
шое влияние на этот параметр ока-
зывает скорость нарастания входно-
го сигнала и время выборки устрой-
ства выборки-хранения АЦП, кото-
рые делают ENOB сильно зависи-
мым от частоты входного сигнала;
- динамический диапазон, сво-
бодный от паразитных составля-
ющих (Spurious Free Dynamic
Range - SFDR)
- выраженная в де-
цибелах разность между средне-
квадратическим значениями основ-
ной составляющей входного сигна-
ла и максимальной паразитной со-
ставляющей (максимальной гармо-
никой или шумовой компонентой).
Величина SFDR ограничена снизу
амплитудой максимальной гармони-
ки паразитных выбросов на выходе
АЦП в диапазоне его рабочих частот.
Радиолюбитель - 0 7 /2 0 0 7 U
63
предыдущая страница 63 Радиолюбитель 2007-07 читать онлайн следующая страница 65 Радиолюбитель 2007-07 читать онлайн Домой Выключить/включить текст