减小ADC量化噪声的技术

图4(a)显示x1(n)的频谱，以dB为单位，在那里乱真量化噪声谐波非常明显。平均多频谱不可能将某些频谱关注的部分提升到那些乱真谐波级之上，注意到这点很有所值。因为量化噪声与输入正弦波紧密相关，量化噪声的时间周期与输入正弦波一样，频谱平均同样也会提高噪声谐波级。然而高频抖动将提供帮助。  

高频抖动的结果为一个越过附加转换器LSB界限且产生更随机量化噪声的噪声模拟信号，以及降低不希望出现的频谱谐波级[图4(b)]。抖动提高了平均频谱噪声基数但却使SNR2增加。抖动迫使量化噪声丧失其与初始输入信号的一致性，如果想要的话，该一致性将会从平均化中受益。  

当数字化低振幅模拟信号，长周期模拟信号(比如在采样时间间隔中有偶数周期的正弦波)，和变化缓慢的(低频或DC)模拟信号时，高频抖动十分有用。图5(a)显示了高频抖动的标准执行。由噪声二极管或噪声产生器集成电路提供，用于该过程的大量随机宽带模拟噪声具有一个峰到峰值为1/3-to-1LSB电压级。  

Wannamaker已经表示使用TPDF的抖动处理会导致具有不变零均值和独立于输入信号特征的不变(非零)功率的量化噪声。这些都是量化噪声非常期待的特性；前者保证数字转换器的输出平均起来等于输入；后者保证将不会出现“噪声调制”。噪声调制在量化噪声的功率依赖于信号或者被信号调制时出现。这对音频信号来说具有感性意义，而且通常是不需要的。  

对苛求的高性能音频应用来说，工程师已经发现该类型的抖动是理想的。它可以通过从两个分离的，独立的，均匀分布的(也称作矩形PDF)噪声产生器增加抖动噪声产生。两个独立噪声源之和的PDF是它们各自PDF的卷积。因为两个矩形函数的卷积是三角形的，这个双噪声源抖动方案产生所需的TPDF。理想的TPDF抖动噪声具有刚好两个LSB电压级的峰对峰级。   


在关注信号占据了全频带0到fs/2中某些已明确定义部分的情况下，发射具有等同于4到6LSB电压级的峰对峰值，和具有信号带外部频谱能量的频谱状抖动噪声将是有益的。Wannamaker给出了“过滤抖动”特征的充分(非必要)条件，这将保证作为结果的量化噪声功率独立于信号，并且显示外加一个常量(以频率为单位)噪声功率后，最终的抖动噪声频谱将在形状上类似于量化噪声频谱。来自正弦波信号的量化噪声将产生额外的乱真谐音！然后，该窄带抖动噪声可以由后继的信号过滤消除。  

本文中讨论的高频抖动类型被人们认为是“非负抖动”(NSD)。图5(b)说明了被称为“负抖动”(SD)的另一种应用抖动方式。一个SD系统拥有所有抖动的优点(随机化了量化噪声)，却没有它的任何缺点(未增加整体噪声功率)。Wannamaker说明了有适当特性的负抖动将如何得到频谱空白和均匀分布的总量化噪声。