一文解析ADC总谐波失真

时间： 2024-12-22 来源：TOPPOWER官网

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本文TOPPOWER来为大家介绍ADC总谐波失真，希望对各位工程师朋友有所帮助。ADC中的缺失代码如何导致ADC输出失真？这种失真将导致输入信号的谐波出现在ADC的输出中。虽然具有缺失代码的ADC确实会产生大量谐波失真，但缺失代码并不是谐波失真的来源。ADC输出中的谐波失真是由ADC特性中存在的任何非线性引起的。每个实用的ADC都具有非线性特性。因此，每个实际ADC的输出中都存在谐波。DNL和INL是ADC特性非线性的度量，而THD是ADC输出中产生的谐波失真的度量。

图 1：具有非线性特性的ADC输出的FFT

产生的谐波清晰可见

为了可视化ADC输出中的谐波失真，我们将提供一个正弦波作为ADC的输入，并绘制ADC数字输出的傅里叶变换（又名FFT）。图1显示了此类ADC输出的FFT示例。理想情况下，FFT应在正弦波频率处具有单个频率尖峰。尽管输入信号的频率在FFT图中具有幅度（FFT中的绿色茎），但图中还可以看到其他频率内容。输入信号频率称为基频。除了基频分量之外，FFT中还会周期性地出现尖峰（蓝色茎）。这些是输入信号频率的谐波。

图1中用于测量的ADC具有相当大的非线性特性。对于良好的ADC设计，ADC的输出FFT看起来会干净得多。下面的图1-1显示了这样一个示例。我们需要更的工具和测量设备来表征此类ADC的失真。

图1-1：具有相当线性特性的ADC输出的FFT

- 谐波含量非常低。

总谐波失真定义为ADC输出中谐波含量相对于基频功率的功率。它可以分别按照方程（1）和（2）以分贝或百分比表示。

如图1所示，当我们转向ADC的更高谐波时，谐波的幅度（以及谐波频率的功率）通常会降低。因此，在计算总谐波失真时，只需考虑前几次谐波。ADC数据表应指定计算数据表中总谐波失真数时考虑的谐波数。

除了ADC的基频和谐波频率分量之外，图1还显示每隔一个频率分量（以红色标记）处存在一些功率。这对应于ADC输出中存在的噪声。

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