理解ADC误差对系统性能的影响

限逼近，SINAD逐渐下降。如果规格书中的指标是在相对于Nyquist频率较低的频率下测得，在接近Nyquist频率时性能有可能变得很差。在规格书中的典型工作特性中可以找到ENOB曲线，可以观察到随着频率的增加ENOB下降，主要是由于随着输入频率的增加THD逐渐变差。例如，如果在感兴趣的频率SINAD的最小值为68dB，那么你可获得的ENOB值为11。也就是说，由于转换器的噪声和失真，你丢失了1位信息。这也意味着你的12位转换器最多只能达到0.05%的精度。记住INL是一项直流指标；ENOB是一项有关转换器对于交流信号的非线性性能指标。

SNR是不考虑失真成分的信号–噪声比。SNR反映了转换器的噪声背景。随着输入频率的增加SNR可能会急剧下降，这说明该转换器不是为该频率的应用而设计。改善SNR的一个办法是过采样，这种方法提供了一定的处理增益。过采样以远高于信号频率的速度进行采样，以此来降低转换器的噪声背景。这种方法将噪声谱扩展到更宽的频域内，这样就有效降低了一定频段内的噪声。两倍率的过采样可将噪声背景降低3dB。

SFDR定义为FFT图中，频域内输入正弦波的RMS值与最高的杂散信号的RMS值之比，一般以dB为单位。对于某些要求ADC动态范围尽可能大的通信应用，SFDR尤为重要。杂散信号妨碍了ADC对于小输入信号的转换，因为失真信号可能会比有用信号大很多。这就限制了ADC的动态范围。频域内出现一个大的杂散信号可能对SNR不会有明显影响，但会显著影响SFDR。

小结

回到我们一开始的ADC举例，假设我们将要测量直流型的信号，并且要求ADC可接受双极性输入信号，我们选择B档的MAX1241，它具有1LSB的DNL误差，1LSB的DNL误差（0.0244%），3LSB的失调误差（3/4096 = 0.0732%），以及4LSB的增益误差（0.0977%）。所有误差相加，我们得到总误差为0.1953%。我们可以校正失调和增益误差，使总误差下降到0.0244%。只要参考电压误差低于0.075% - 0.024% = 0.051%，就不会突破我们的误差预算。5ppm/°C的温漂系数在50°C的温度范围内会产生0.025%的漂移误差，这样还剩下0.026%的误差余量。要得到12位的性能，我们需要选用一个电压噪声指标低于1LSB的电压基准（这相当于2.5V/4096 = 610μV峰峰值或102μV RMS值）。温度系数5ppm/°C，宽带电压噪声30μV RMS的MAX6166是一个很好的选择。它还具有充足的供出及吸纳电流的能力，足以驱动ADC （和其它电路）。30μV噪声指标等价于180μV峰峰值，只有12位级别下一个LSB的三分之一，11位级别下（我们系统的实际要求）一个LSB的六分之一。

再检查一下MAX1241的增益漂移，资料显示该项指标为0.25ppm/°C，50°C温度范围内为12.5ppm，能够很好地满足我们的设计要求。

现在，我们就得到了一个可行的方案，再也不会出现由于对规格的考虑不周而造成的性能折扣。在本例中我们没有涉及交流性能。然而，正确理解ADC的技术指标，以及它们如何对转换器的性能产生作用，无疑将使你具备足够的知识，能够从众多产品中选择出满足你性能要求的适当的ADC。