大家好，我是小小的電子之路，這是我的第17篇原創(chuàng)文章，很高興與大家一起分享~

原文出自微信公眾號【小小的電子之路】

在數(shù)字信號處理的過程中，首先要做的一步就是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這一過程需要依靠A/D轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)，因此，A/D轉(zhuǎn)換器的測量結(jié)果與輸入模擬信號真實值之間的誤差將對后續(xù)的信號處理產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。但是，某些時候，ADC的測量結(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的工作過程

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

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

轉(zhuǎn)換階段：開關(guān)S1斷開，開關(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程，根據(jù)仿真結(jié)果可以看出，在采集之初，即開關(guān)狀態(tài)剛剛切換的時刻，電容電壓會出現(xiàn)下沖，之后開始緩慢上升。

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

因此，電壓將出現(xiàn)反沖。

之后，相當(dāng)于對兩個電容進行充電，其時間常數(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)換兩個階段，因此，采樣周期等于采集時間和轉(zhuǎn)換時間之和。

因為轉(zhuǎn)換時間基本固定，這將導(dǎo)致當(dāng)采樣率變化時，采集時間也會跟著變化，對比上圖兩種情況，高采樣率時采集時間為T1，低采樣率時采集時間為T2，可以看出，由于電容充電時間常數(shù)的存在，一旦采樣率過高，采集結(jié)果與實際值之間將存在較大誤差，這就會導(dǎo)致ADC測不準(zhǔn)。

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

5、ADC測不準(zhǔn)的另一個原因

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

開關(guān)S1閉合之前，抗混疊濾波器的截止頻率

開關(guān)S1閉合之后，抗混疊濾波器的截止頻率

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

以上就是本次分享的全部內(nèi)容，謝謝大家！