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(cuò)誤(也被稱為閃爍碼)也隨之增加。代碼錯(cuò)誤定義為ADC輸出代碼中超過定義閾值的錯(cuò)誤。閾值通常被定義為一個(gè)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(shí)別該誤差的水平。

解釋錯(cuò)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(cuò)誤。當(dāng)與理想正弦波相匹配時(shí),錯(cuò)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(cuò)誤的ADC輸出的示例。

ADC的代碼錯(cuò)誤率(CER),有時(shí)也被稱為單詞錯(cuò)誤率(WE)或元穩(wěn)定性錯(cuò)誤率,定義為每個(gè)樣本的平均錯(cuò)誤數(shù),并通過計(jì)算連續(xù)錯(cuò)誤之間的樣本平均數(shù)來衡量。它通常被定義為一個(gè)數(shù)量級,例如10 –12 錯(cuò)誤/樣本。因此,誤差之間的平均時(shí)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(shí),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(cuò)誤從哪里來,看看為什么抽樣率是一個(gè)主要因素。

怎么讓ADC快速測量?

一個(gè)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(gè)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(gè)簡化的ADC顯示兩個(gè)轉(zhuǎn)換階段,其中每個(gè)連續(xù)階段產(chǎn)生一個(gè)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(gè)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(huì)。這個(gè)發(fā)援會(huì)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(gè)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(gè)高速?zèng)Q策循環(huán)。在一個(gè)采樣時(shí)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(huì)輸出,減去最初輸入電壓,再由第二級重接。高速?zèng)Q策環(huán)路引入了代碼錯(cuò)誤,因?yàn)殚W存ADC中的比較器具有一個(gè)沉降時(shí)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(shí),比較器需要更長的時(shí)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(huì)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(shí)間才能確定,那么第一級的發(fā)相會(huì)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(gè) 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(cuò)誤的電壓會(huì)導(dǎo)致代碼錯(cuò)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(shí)間。作出決定的時(shí)間較短,導(dǎo)致比較國未能及時(shí)結(jié)算的可能性呈指數(shù)增長。