文章里有點信號與系統知識,讀不下去可以去補補課再看。(搞本書翻翻)白噪聲是一種功率譜密度在整個頻率范圍內均勻分布的隨機噪聲。在任意頻段內的噪聲功率相同,且不包含顯著的離散頻率成分(即無“音調”或“尖峰”)。若噪聲的功率譜密度 S(f)=2N0(N0 為常數),則該噪聲為白噪聲。其自相關函數僅在 τ=0時非零,表現為時間上的不相關性。SAR ADC通過逐次比較輸入電壓與參考電壓,逐步確定每一位二進制碼。每次比較的誤差是隨機的、獨立的,且在時域上表現為瞬時噪聲。由于每次比較的誤差在不同頻率上隨機分布,量化噪聲的功率譜密度趨于平坦,形成白噪聲特性。與ΔΣ ADC的反饋環路不同,SAR ADC沒有積分器或反饋機制,避免了因環路非線性或電荷不平衡導致的噪聲整形(如ΔΣ ADC中將噪聲推至高頻的現象)。因此,SAR ADC的量化噪聲主要來源于靜態誤差(如INL/DNL)和熱噪聲,而非系統性噪聲整形。ΔΣ ADC的調制器在噪聲整形過程中,可能因電路非理想性(如時鐘抖動、元件失配)導致量化噪聲在特定頻率集中,形成寄生音調(如低頻1/f噪聲或高頻諧波)。寄生音調會掩蓋目標信號(如微弱振動或生物電信號),降低信噪比(SNR)。SAR ADC有著比較純凈的頻譜:由于無反饋環路和噪聲整形機制,SAR ADC的量化噪聲更接近理想白噪聲,無明顯寄生音調。也就是說SAR ADC的量化噪聲呈現白噪聲分布,即噪聲功率在頻域內均勻分布,無顯著離散的寄生音調(如ΔΣ ADC中的低頻1/f噪聲或高頻諧波)。這種特性使得噪聲更易通過數字濾波精準抑制。白噪聲的平坦頻譜允許通過簡單低通濾波器高效濾除高頻噪聲,保留目標信號。另外通過降頻采樣(如LTC2508-32的DF=16384),可將噪聲帶寬從MHz級壓縮至Hz級,動態范圍提升至145dB(等效24位ENOB)。ΔΣ ADC依賴噪聲整形技術,雖能提升動態范圍,但量化噪聲集中在特定頻段,需復雜濾波器抑制音調,且寄生音調可能干擾低能量信號。SAR ADC的白噪聲特性天然適配高頻實時信號處理,無需犧牲帶寬應對噪聲整形。文檔中提到的LTC2508-32在32位模式下,噪聲頻譜密度為22nV/√Hz,且功率譜密度平坦,無音調干擾。數字濾波器設計更靈活:無需針對特定頻率補償(如ΔΣ ADC需抑制寄生音調),僅需優化通帶平坦度和阻帶衰減。SNR的提升機制:雖然SAR ADC通常不依賴過采樣(LTC2508-32采樣率為1Msps),但其白噪聲特性允許通過數字濾波有效抑制高頻噪聲。比如信號帶寬為1kHz,使用1MHz采樣率時,數字濾波器可將噪聲帶寬從1MHz壓縮至1kHz,SNR提升約10dB(理論值)。熱噪聲主導:SAR ADC的噪聲主要由熱噪聲(與帶寬成正比)和量化噪聲(固定值)組成。通過降低帶寬(LTC2508-32的7.5Hz模式),熱噪聲顯著降低,從而提升有效位數(ENOB)。在地震勘探中的微弱振動信號(頻率<100Hz),LTC2508-32的145dB動態范圍可分辨低于-100dB的信號。在醫療EKG(50Hz帶寬),LTC2512-24的117dB DR和50ksps速率可同時保證精度與實時性。https://www.analog.com/cn/products/ltc2508-32.html
https://www.analog.com/media/cn/technical-documentation/technical-articles/EEPW_201703_(LTC2508-32_LTC2512-24).pdf
https://www.analog.com/cn/resources/technical-articles/successive-approximation-registers-sar-and-flash-adcs.html
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/250832fc.pdf
https://www.ti.com/cn/lit/an/zhct138/zhct138.pdf?ts=1746289750591&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F