隨著高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADCS)的采樣率的提高,ADC輸出數(shù)據(jù)中的編碼錯誤(也被稱為閃爍碼)也隨之增加。代碼錯誤定義為ADC輸出代碼中超過定義閾值的錯誤。閾值通常被定義為一個誤差超過ADC噪聲的預(yù)期幅值,從而在噪音存在的情況下可以很容易地識別該誤差的水平。
解釋錯誤閾值定義的另一種方法是,考慮到ADC假定的高斯分布噪聲,誤差幅值的發(fā)生概率超過該幅值的預(yù)期概率。 Fig. 1 顯示在ADC輸出示例中發(fā)現(xiàn)的示例代碼錯誤。當(dāng)與理想正弦波相匹配時,錯誤的樣本明顯可見,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過圖中其他樣本的噪聲。
1:帶有代碼錯誤的ADC輸出的示例。
ADC的代碼錯誤率(CER),有時也被稱為單詞錯誤率(WE)或元穩(wěn)定性錯誤率,定義為每個樣本的平均錯誤數(shù),并通過計(jì)算連續(xù)錯誤之間的樣本平均數(shù)來衡量。它通常被定義為一個數(shù)量級,例如10 –12 錯誤/樣本。因此,誤差之間的平均時間取決于轉(zhuǎn)換器的采樣率。只有當(dāng)ADC以測量CER的抽樣率運(yùn)行時,所測量的CER才是準(zhǔn)確的。一般而言,降低抽樣率可以按數(shù)量級提高核證的排減量。
讓我們看看代碼錯誤從哪里來,看看為什么抽樣率是一個主要因素。
怎么讓ADC快速測量?
一個多步驟的ADC架構(gòu),如管道式ADC或連續(xù)逼近寄存器(SAR)ADC,分階段將采樣電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字位,每一個連續(xù)階段依賴于前一階段的結(jié)果。考慮基本的管道高速ADC,如 Fig. 2 .這個簡化的ADC顯示兩個轉(zhuǎn)換階段,其中每個連續(xù)階段產(chǎn)生一個數(shù)字代碼,更精確地估計(jì)輸入信號。
本署的運(yùn)作情況如下:
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第一級采樣輸入電壓,并粗化地轉(zhuǎn)換模擬輸入信號到數(shù)字代碼使用第一級ADC。在此階段的閃存ADC通過比較采樣電壓與從ADC的主要參考電壓(V REF ),使用高速比較器。閃電比較器的輸出是一個溫度編碼的數(shù)字樣本,代表輸入電壓。
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然后將轉(zhuǎn)換后的溫度計(jì)代碼直接發(fā)送到第一階段的發(fā)援會。這個發(fā)援會輸出模擬電壓,這對應(yīng)于粗轉(zhuǎn)換的樣品。
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從原始輸入電壓中減去第一級發(fā)壓器的輸出,產(chǎn)生量化誤差電壓或殘余電壓(V important )。然后,將殘余物放大并在第二階段重新組裝(管道)。
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第二階段ADC量化為V important 獲得一個更精確的(高分辨率)原始模擬輸入電壓的估計(jì)。
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2:管道閃存ADC體系結(jié)構(gòu)框圖的例子。
創(chuàng)建過程引入了一個高速決策循環(huán)。在一個采樣時鐘周期內(nèi),采樣電壓必須由第一級ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼。數(shù)字碼必須從第一級發(fā)援會輸出,減去最初輸入電壓,再由第二級重接。高速決策環(huán)路引入了代碼錯誤,因?yàn)殚W存ADC中的比較器具有一個沉降時間,這是采樣電壓和V之間差的函數(shù)。
更簡單地說,當(dāng)輸入電壓時,比較器需要更長的時間來確定接近參考電壓比較。從理論上講,如果距離比較器的參考電壓很小,比較器永遠(yuǎn)不會穩(wěn)定,因?yàn)樗鼘⒃诰€性區(qū)域運(yùn)行。
噪音將阻止實(shí)際發(fā)生這種情況,但如果比較器需要太長的時間才能確定,那么第一級的發(fā)相會可能使用不正確的數(shù)字代碼來輸出量子模擬電壓。結(jié)果是一個 這與第一階段ADC的實(shí)際數(shù)字輸出代碼不匹配。第二階段ADC然后轉(zhuǎn)換錯誤的電壓會導(dǎo)致代碼錯誤。
現(xiàn)在您應(yīng)該有足夠的細(xì)節(jié),能夠得出一些影響CER的結(jié)論。核證的排減量顯然取決于抽樣率。更快的采樣率減少了決策循環(huán)做出決策的時間。作出決定的時間較短,導(dǎo)致比較國未能及時結(jié)算的可能性呈指數(shù)增長。
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