在選擇模數轉換器 (ADC) 的過程中要考慮的兩個最重要的特性可能是分辨率和采樣率。在進行任何選擇之前，應仔細考慮這兩個因素。它們將影響選擇過程中的一切，從價格到所需模數轉換器的底層架構。為了為特定應用正確確定正確的分辨率和正確的采樣率，應該對這些特性有一個合理的了解。
下面是與模數轉換相關的術語的一些數學描述。數學很重要，但它所代表的概念更重要。如果您能忍受數學并理解所介紹的概念，您將能夠縮小適合您應用的 ADC 的數量，并且選擇將變得容易得多。
模數轉換器將連續信號（電壓或電流）轉換為由離散邏輯電平表示的數字序列。術語量化是指將大量值轉換為較小值集或離散值集的過程。在數學上，ADC 可以被描述為量化具有大域的函數以產生具有較小域的函數。
上面的等式在數學上描述了模數轉換過程。在這里，我們將輸入電壓 V?in描述為一系列位 b?N-1?...b?0。在這個公式中，2?N?代表量化級別的數量。直觀的是，更多的量化級別會導致原始模擬信號的更精確的數字表示。例如，如果我們可以用 1024 個量化級別而不是 256 個級別來表示信號，我們就提高了 ADC 的精度，因為每個量化級別代表一個更小的幅度范圍。
Vref 表示可以成功轉換為精確數字表示的最大輸入電壓。因此，重要的是 V?ref?大于或等于 V?in的最大值。但是請記住，比 V?in值大得多的值?將導致表示原始信號的量化級別更少。例如，如果我們知道我們的信號永遠不會增加到 2.4 V 以上，那么使用 5 V 的電壓參考將是低效的，因為超過一半的量化電平將被使用。?
量化誤差是一個術語，用于描述原始信號與信號的離散表示之間的差異。?
一個量子可以如上所示進行描述，其中 A 表示幅度，信號跨度從 A 到 -A。N 表示信號量化到的位數。
既然我們已經研究了量化，現在是時候看看量化對 ADC 意味著什么了。為了做到這一點，我們需要做更多的數學。下面的等式描述了量化誤差。
由此，量化誤差中的功率可以定義如下。?
考慮上圖中的信號。信號的功率可以定義為如下等式所示。?
因此，信號量化噪聲比 (SQNR) 可以定義為分貝，如下所示。從這個等式可以明顯看出，具有更多量化級別的 ADC 會提高 SQNR 比。
SQNR 值將是理想 ADC 的信噪比 (SNR)。不幸的是，還有其他與模數轉換過程相關的噪聲源。盡管如此，通過仔細分析和考慮模擬信號來確定您的應用所需的 SQNR 將有助于選擇過程。給定模數轉換器的量化位數稱為其分辨率。?
特征 1：分辨率 - ADC 的量化位數。?
在大多數應用中，最好獲得盡可能大的分辨率。該分辨率通常受到其他考慮因素的限制，例如數字域中的資源和成本。因此，確定您的應用程序所需的最低分辨率非常重要。?
連續時域信號不僅需要在幅度方面進行量化，還需要在時間方面進行量化。考慮如下所述的一系列脈沖，其中術語 Ts 可以定義為采樣時間段。?
?
采樣信號 y(t) 可以在數學上定義，如下面的等式所示。
對于上圖中的脈沖串和模擬信號，這會產生如下圖所示的脈沖串。?
的狄拉克δ函數是在數學上描述采樣的概念有益的和看在頻域中的信號時會在有用的。然而，值得一提的是，在現實生活中的電子產品中，這些功能并不存在。相反，它們被接近矩形的脈沖所取代。?
為了確定所需的采樣率，有必要查看模擬信號的頻域。這又需要一些數學先決條件。w(t) 的傅立葉變換可以定義為如下等式所示。
這個方程本質上意味著我們在其頻率 Fs 的每個諧波處得到狄拉克 delta 函數的重復。現在讓我們考慮具有如下圖所示頻譜的模擬信號。結果表明，采樣信號 Y(f) 的頻譜實際上是 X(f) 與 W(f) 的卷積。?
這意味著，在采樣之后，信號會重復采樣頻率的所有倍數。如下圖所示，如果采樣頻率不夠大，信號的光譜圖像就會重疊。該最小頻率定義為要采樣的信號帶寬的兩倍，稱為奈奎斯特速率。?
作為奈奎斯特準則的結果，很明顯，為了為應用正確指定正確的 ADC，我們必須知道模擬信號的頻譜內容。
確保滿足奈奎斯特準則的一種方法是在數字化之前過濾模擬信號。這稱為抗混疊濾波器。如果我們知道感興趣的頻帶，我們可以使用抗混疊濾波器對模擬信號進行濾波，以確保在使用 ADC 對信號進行數字化之前不存在此范圍之外的頻率。?
如果我們再看上圖，很容易看出，用合適的濾波器進行濾波后，頻譜與原始信號的頻譜完全相同。不會丟失任何信息，并且可以重建原始信號。這被稱為香農定理。?
特性 2：采樣率 - 模擬信號的采樣頻率。?
在指定應用所需的 ADC 時，需要仔細考慮 ADC 采樣率和分辨率。通常，需要在采樣率和分辨率之間進行折衷，以便準確地數字化模擬信號。在指定 ADC 之前，了解所需的采樣率和分辨率非常重要。需要對模擬信號和處理數字數據所需的數字資源進行仔細分析，以便正確指定所需的分辨率和采樣率。
7月16日-17日將在上海舉辦一期高級數模轉換器（ADC）課程，本次課程首先深入探討大規模時間交織 ADC 的交織器拓撲結構，探討非理想情況、設計注意事項、建模技術和詳細案例研究。隨后，特別關注對高性能大規模 TI ADC 至關重要的外設塊的設計挑戰和解決方案，包括輸入緩沖器和參考緩沖器。此外，還研究了極限采樣器、殘差放大器和時鐘等關鍵 SAR ADC 塊，通過全面的案例研究介紹了基本概念和先進技術。
今天小編帶來了：ISSCC2024套餐，里面有文章、Short Course、PPT、Tutorial等，同學可以拿回去自己學習研究。
ISSCC2024完整資料領取方式如下? ?
1、深入理解SerDes（Serializer-Deserializer）之一
2、深入理解SerDes（Serializer-Deserializer）之二
3、科普：深入理解SerDes（Serializer-Deserializer）之三
4、資深工程師的ESD設計經驗分享
5、干貨分享，ESD防護方法及設計要點！
6、科普來了，一篇看懂ESD（靜電保護）原理和設計！
7、鎖相環(PLL)基本原理?及常見構建模塊
8、當鎖相環無法鎖定時，該怎么處理的呢？
9、高性能FPGA中的高速SERDES接口
10、什么是毫米波技術？它與其他低頻技術相比有何特點？
11、如何根據數據表規格算出鎖相環（PLL）中的相位噪聲
12、了解模數轉換器（ADC）：解密分辨率和采樣率
13、究竟什么是鎖相環（PLL）
14、如何模擬一個鎖相環
15、了解鎖相環（PLL）瞬態響應
16、如何優化鎖相環（PLL）的瞬態響應
17、如何設計和仿真一個優化的鎖相環
18、鎖相環（PLL）?倍頻：瞬態響應和頻率合成
19、了解SAR?ADC
20、了解?Delta-Sigma?ADC
21、什么是數字 IC 設計？
22、什么是模擬 IC 設計？
23、什么是射頻集成電路設計？
24、學習射頻設計：選擇合適的射頻收發器 IC
25、連續時間 Sigma-Delta ADC：“無混疊”ADC
26、了解電壓基準?IC?的噪聲性能
27、數字還是模擬？I和Q的合并和分離應該怎么做？
28、良好通信鏈路性能的要求：IQ 調制和解調
29、如何為系統仿真建模數據轉換器？
30、干貨！CMOS射頻集成電路設計經典講義（Prof. Thomas Lee）
31、使用有效位數?(ENOB)?對?ADC?進行建模
32、以太網供電?(PoE)?的保護建議
33、保護高速接口的設計技巧
34、保護低速接口和電源電路設計技巧
35、使用互調多項式和有效位數對?ADC?進行建模
36、向?ADC?模型和?DAC?建模添加低通濾波器
37、揭秘芯片的內部設計原理和結構
38、Delta-Sigma?ADCs中的噪聲簡介（一）
39、Delta-Sigma?ADCs中的噪聲簡介（二）
40、Delta-Sigma?ADCs?中的噪聲簡介（三）
41、了解Delta-Sigma?ADCs?中的有效噪聲帶寬（一）
42、了解Delta-Sigma?ADCs?中的有效噪聲帶寬（二）
43、放大器噪聲對?Delta-Sigma?ADCs?的影響（一）
44、放大器噪聲對?Delta-Sigma?ADCs?的影響（二）
45、參考電壓噪聲如何影響?Delta?Sigma?ADCs
46、如何在高分辨率Delta-Sigma?ADCs電路中降低參考噪聲
47、時鐘信號如何影響精密ADC
48、了解電源噪聲如何影響?Delta-Sigma?ADCs
49、運算放大器簡介和特性
50、使用?Delta-Sigma?ADCs?降低電源噪聲的影響
51、如何設計帶有運算放大器的精密電流泵
52、鎖定放大器的基本原理
53、了解鎖定放大器的類型和相關的噪聲源
54、用于降低差分?ADC?驅動器諧波失真的?PCB?布局技術
55、干貨！《實用的RFIC技術》課程講義
56、如何在您的下一個?PCB?設計中消除反射噪聲
57、硅谷“八叛徒”與仙童半導體（Fairchild）的故事!???
58、幫助你了解 SerDes！????????????????????????????????????
1、免費公開課：ISCAS 2015 ：The Future of Radios_ Behzad Razavi
2、免費公開課：從 5 微米到 5 納米的模擬 CMOS（Willy Sansen）
3、免費公開課：變革性射頻毫米波電路（Harish Krishnaswamy）
4、免費公開課：ESSCIRC2019-講座-Low-Power SAR ADCs
5、免費公開課：ESSCIRC2019-講座-超低功耗接收器（Ultra-Low-Power Receivers）
6、免費公開課：CICC2019-基于 ADC 的有線收發器（Yohan Frans Xilinx）
7、免費公開課：ESSCIRC 2019-有線與數據轉換器應用中的抖動
8、免費公開課：ISSCC2021 -鎖相環簡介-Behzad Razavi
9、免費公開課：ISSCC2020-DC-DC 轉換器的模擬構建塊
10、免費公開課：ISSCC2020-小數N分頻數字鎖相環設計
11、免費公開課：ISSCC2020-無線收發器電路和架構的基礎知識（從?2G?到?5G）
12、免費公開課：ISSCC2020-從原理到應用的集成變壓器基礎
13、免費公開課：ISSCC2021-射頻和毫米波功率放大器設計的基礎
14、免費公開課：ISSCC 2022-高速/高性能數據轉換器系列1（Prof. Boris Murmann）
15、免費公開課：ISSCC 2022-高速/高性能數據轉換器系列2（Dr. Gabriele Manganaro）
16、免費公開課：ISSCC 2022-高速/高性能數據轉換器系列3（Prof. Pieter Harpe）
17、免費公開課：ISSCC 2022-高速/高性能數據轉換器系列4（Prof. Nan Sun）
點擊下方“公眾號”，關注更多精彩
半導體人才招聘服務平臺
