分辨率与ENOB – 这么多年后依然没弄清楚

问题:

我的ADC具有12位线性度,但ENOB仅10.5。你们的规格是否违规夸大?

RAQ:  Issue 90

答案:

最近我的一个老朋友兼同事退休了。在整理办公室的时候,我想起他曾经是“官方老数据手册管理员”。没错,就是那些已经发布、并且过时了的数据手册的罕见印刷副本;早在目前已经普及的数字文档产生之前。我的朋友和古老苏格兰长老派教会的教堂执事没什么两样,执事负责保管的教堂圣经可能是所在教堂中唯一的一本圣经。他告诉我,他选择了我做他的继任者。那是一间充满老年人气息的房间,没有标识和其它类似的东西,而我的办公室有幸与他信任的人离得最近,能够托付这项光荣的任务。

当我和我朋友追忆以前某些产品的成败往事时,我想起我刚回答过客户有关ADC有效位数(ENOB)的问题。ENOB基于理想的ADC产品信噪比(SNR)公式计算:SNR = 6.02 × N + 1.76 dB,其中N是ADC的分辨率。实际使用中,由于ADC自身存在噪声和误差,因此从未能达到这一SNR值。您可以重新排列这个公式,来计算ADC的有效N(即我们常说的ENOB):ENOB = (SNR – 1.76)/6.02 dB。我们讨论的器件是一款12位ADC,但ENOB仅为10.5。客户非常有礼貌,但必须说明将这款ADC说成具有12位分辨率似乎不太合适,因为它缺少了1.5位性能。我们所说的这款器件工作在500 MSPS,对于驱动它的电源而言,这是非常高的速度。客户追问我,我们是不是夸大了分辨率。他说得就像我们不守规矩!我解释说,我们并没有违背线性度规定;在额定分辨率下,转换器的差分线性度必须低于1 LSB。另外,转换器的积分线性度决定其失真性能,因此具有较高分辨率的转换器能够达到较高的SFDR。

当我把这事告诉我朋友的时候,他表示理解。我们刚谈论了一款25年前真正获得成功的产品,它是一款12位ADC器件,而当时最先进的吞吐率要比现在低50倍——仅10 MSPS。我们拿出老数据手册查找起来,果然,它是10.5 ENOB!

作者

David Buchanan

David Buchanan

于1987年获得美国弗吉尼亚大学电子工程学士学位。他先后在STMicroelectronics、Adaptec和Analog Devices从事市场营销和应用工程工作,熟悉各种高性能模拟半导体产品。他目前是ADI公司高速转换器产品线(美国北卡罗来纳州格林斯博罗)的资深应用工程师。