在數(shù)字信號(hào)處理的過(guò)程中，首先要做的一步就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這一過(guò)程需要依靠A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，A/D轉(zhuǎn)換器的測(cè)量結(jié)果與輸入模擬信號(hào)真實(shí)值之間的誤差將對(duì)后續(xù)的信號(hào)處理產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。但是，某些時(shí)候，ADC的測(cè)量結(jié)果并不準(zhǔn)確，這是為什么呢？

1、SAR ADC的等效輸入模型

要想解決上面這一問(wèn)題，就需要從SAR ADC的等效輸入模型入手，SAR ADC可以等效成電容C1和模擬開(kāi)關(guān)S2，結(jié)合其前端的抗混疊濾波器，就構(gòu)成了上圖所示的樣子。

2、SAR ADC的工作過(guò)程

一次完整的A/D轉(zhuǎn)換包含兩個(gè)階段：采集階段和轉(zhuǎn)換階段。

采集階段：開(kāi)關(guān)S1閉合，開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)，電容C1充電；

轉(zhuǎn)換階段：開(kāi)關(guān)S1斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)S2閉合，電容C1上的電壓被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量。

3、SAR ADC的反沖電壓

在仿真軟件里模擬上述過(guò)程，根據(jù)仿真結(jié)果可以看出，在采集之初，即開(kāi)關(guān)狀態(tài)剛剛切換的時(shí)刻， 電容電壓會(huì)出現(xiàn)下沖，之后開(kāi)始緩慢上升 。

上述仿真現(xiàn)象可以從電容充放電的角度分析，開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換之前，即轉(zhuǎn)換階段剛結(jié)束的時(shí)刻，電容C1的電壓為Vin，電容C2的電壓為0，開(kāi)關(guān)狀態(tài)切換之后， 電荷會(huì)在兩個(gè)電容上重新分配 ，此時(shí)電容電壓

因此，電壓將出現(xiàn)反沖。

之后，相當(dāng)于對(duì)兩個(gè)電容進(jìn)行充電，其時(shí)間常數(shù)為

因此電壓將緩慢上升。

4、反沖電壓如何影響采集結(jié)果

由于一次完整的A/D轉(zhuǎn)換包含采集和轉(zhuǎn)換兩個(gè)階段，因此， 采樣周期等于采集時(shí)間和轉(zhuǎn)換時(shí)間之和 。

因?yàn)檗D(zhuǎn)換時(shí)間基本固定，這將導(dǎo)致 當(dāng)采樣率變化時(shí)，采集時(shí)間也會(huì)跟著變化 ，對(duì)比上圖兩種情況，高采樣率時(shí)采集時(shí)間為T(mén)1，低采樣率時(shí)采集時(shí)間為T(mén)2，可以看出，由于電容充電時(shí)間常數(shù)的存在，一旦采樣率過(guò)高，采集結(jié)果與實(shí)際值之間將存在較大誤差，這就會(huì)導(dǎo)致ADC測(cè)不準(zhǔn)。

一般認(rèn)為，當(dāng)電容充電電壓與真實(shí)值之間的誤差小于0.5LSB時(shí)，才可結(jié)束采集啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，這是因?yàn)?當(dāng)誤差小于0.5LSB時(shí)，由于ADC量化誤差的存在，采集值恰好可以被量化到真實(shí)值，誤差被抵消 。

5、ADC測(cè)不準(zhǔn)的另一個(gè)原因

反沖電壓其實(shí)只是ADC測(cè)不準(zhǔn)的原因之一，除此之外還有另一個(gè)原因，這就需要再次回到ADC的等效輸入模型上來(lái)。

開(kāi)關(guān)S1閉合之前，抗混疊濾波器的截止頻率

開(kāi)關(guān)S1閉合之后，抗混疊濾波器的截止頻率

可以看出， 開(kāi)關(guān)切換前后，抗混疊濾波器的截止頻率不一致 ，這也是ADC測(cè)不準(zhǔn)的原因之一。

以上就是本次分享的全部?jī)?nèi)容，謝謝大家！