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adc采集开关电源噪声处理方案ADC采集开关电源噪声处理方案引言：在电子设备中，ADC（模数转换器）的采集信号质量直接影响着整个系统的性能。
而开关电源作为一种常用的电源供应方式，其输出的噪声信号往往会对ADC采集信号造成干扰，从而影响采集数据的准确性。
因此，针对ADC采集开关电源噪声的处理成为了一个重要的技术问题。
一、开关电源噪声的来源及特点开关电源的工作原理是通过开关管的开关动作，将直流电压转换为高频脉冲信号，再通过滤波电路将其转换为稳定的直流电压。
在这个过程中，开关动作会产生电磁干扰（EMI）和电压波动（Ripple）两种主要的噪声源。
1. 电磁干扰（EMI）：开关电源在开关动作时会产生高频噪声，这些噪声通过导线和PCB板传播，对周围的电路和器件产生干扰。
电磁干扰的频率范围主要集中在几十千赫兹到几百兆赫兹，对ADC的采集信号会产生较大的干扰。
2. 电压波动（Ripple）：由于开关电源的输出是通过开关管的开关动作来实现的，因此在输出的直流电压中会存在一定的纹波，这种纹波信号会对ADC的采集信号造成干扰。
电压波动的频率主要集中在几百赫兹到几千赫兹，对ADC采集的低频信号会产生较大的影响。
二、开关电源噪声对ADC采集信号的影响开关电源的噪声信号会对ADC采集信号产生直接或间接的影响，主要表现为以下几个方面：1. 降低信噪比（SNR）：开关电源的噪声信号会与被采集信号叠加在一起，从而降低了信号的噪声比，使得采集到的信号质量下降。
2. 引入谐波干扰：开关电源的高频噪声会引入谐波干扰，使得采集到的信号中出现频谱分布不均匀的现象，从而导致采集数据的失真。
3. 产生杂散分量：开关电源的电压波动会引入杂散分量，使得采集信号中出现额外的频率成分，干扰了原始信号的准确采集。
三、开关电源噪声处理方案针对开关电源噪声对ADC采集信号的影响，可以采取以下几种方案来进行处理，以提高ADC采集信号的质量：1. 电源滤波：通过在开关电源的输入端或输出端添加滤波电路，可以有效地抑制开关电源产生的高频噪声。
如何“消灭”ADC噪声（一）：噪声通过的方式
数据转换器已成为连接模拟与数字世界的重要桥梁，也是工业领域中不可或缺的重要构成。
继2011年全球经济复苏以来，不断扩张的工业电子市场给广大工程师带来新的设计机会。
同时，工程师也逐渐意识到数据转换器的优劣已成为工业设备高性能表现的决定因素。
鉴此，为满足工业电子市场对高性能模拟器件的强烈需求，模拟技术特别是数据转换技术正在迅速发展变化，而作为全球领先的数据转换和信号处理技术供应商，ADI公司将继续引领技术革新，为工程师设计增添助力。
当工程师考虑ADC中的噪声时，可将ADC大致视为混频器。
如果有噪声从任一入口进入ADC，就会在输出数据的FFT中表现出来。
现在来看一看图1的修改版本。
图1显示了噪声入口，包括电源输入、模拟输入和时钟。
然而，其中还有一些遗漏了的入口，它们在使用ADC时也是应当考虑的。
首先是共模。
adc滤波的10种经典算法ADC（模数转换器）滤波算法是将采样得到的模拟信号进行数字化处理时常用的方法。
滤波的目的是去除噪声和不必要的频率成分，以提高信号质量。
下面列举了10种经典的ADC滤波算法：1. 均值滤波器：将一组采样值取平均值，用于平滑信号，减小噪声的影响。
该算法简单且易于实现，但对于快速变化的信号可能会引入较大的误差。
2. 中值滤波器：将一组采样值排序，取中间值作为输出值。
中值滤波器能够有效地去除脉冲噪声，对于非线性噪声具有良好的去除效果。
3. 限幅滤波器：将采样值限制在一定范围内，超出范围的值替换为最大或最小值。
该滤波器适用于信号中存在脉冲噪声的情况，能够有效去除异常值。
4. 低通滤波器：只允许低频信号通过，抑制高频信号。
常用的低通滤波器包括巴特沃斯滤波器、布脱沃斯滤波器等。
低通滤波器可应用于去除高频噪声，平滑信号。
5. 高通滤波器：只允许高频信号通过，抑制低频信号。
高通滤波器可用于去除低频噪声，突出高频信号。
6. 带通滤波器：只允许一定频率范围内的信号通过，抑制其他频率的信号。
带通滤波器可用于突出某个频段的信号。
7. 自适应滤波器：根据输入信号的特点自动调整滤波参数，适应不同的信号环境。
自适应滤波器能够实时调整滤波效果，适应信号的变化。
8. 卡尔曼滤波器：利用系统的状态方程和观测方程，通过最小化预测误差和观测误差的加权和，实现对信号的滤波。
卡尔曼滤波器适用于线性系统，能够对系统状态进行较准确的估计。
9. 无限脉冲响应（IIR）滤波器：在滤波过程中利用反馈，具有较窄的通带和较宽的阻带。
IIR滤波器具有较好的频率响应特性，但容易引入稳定性问题。
10. 有限脉冲响应（FIR）滤波器：滤波过程中不利用反馈，仅利用输入信号和滤波器的系数进行计算。
FIR滤波器具有较好的稳定性和线性相位特性，适用于需要精确频率响应的应用。
这些经典的ADC滤波算法在不同的应用场景中有着各自的优势和适用性。
在实际应用中，需要根据信号的特点和要求选择合适的滤波算法，以达到最佳的滤波效果。
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2008-07-13 15:05:17 减小ADC 量化噪声的技术作者：RichardLyons 来源：电子系统设计关键字：采样噪声功率周期电压转换器数模转换器(ADC)提供了许多系统中模拟信号到数字信号的重要转换。
它们完成一个模拟输入信号到二元有限长度输出命令的振幅量化，范围通常在6到18b 之间，是一个固有的非线性过程。
该非线性特性表现为 ADC 二元输出中的宽带噪声，称作量化噪声，它限制了一个 ADC 的动态范围。
本文描述了两种时下最流行的方法来改善实际 ADC 应用中的量化噪声性能：过采样和高频抖动。
为理解量化噪声缩减法，首先让我们回顾一下，一个理想的N 位ADC 的信号与量化噪声比为(单位dB)SNR Q =6.02N+4.77+20log 1o (L F)dB ，其中：L F =ADC 的输入模拟电压级的加载因子测量(SNR Q 由参考资料1提供)。
参数L F 定义为模拟输入电压的均方根(RMS) 除以ADC 的峰值输入电压。
当ADC 的输入电压为一个可以覆盖转换器满量程电压的正弦曲线， L F =0.707。
假如那样的话，SNR Q等式中的最后一项变为？3dB ，并且ADC 的最大输出信号与噪声比为：SNR Q-max =6.02N+4.77?3=6.02N+1.77dB 。
在技术文献中非常普遍的 SNR Q-max 公式说明了为什么工程师要对 ADC 的SNR 使用一个经验值6dB/b 。
作为一个应用问题，SNR Q-max 公式是不切实际的乐观。
首先， SNR 公式描绘了一个在现实世界中不存在的理想 ADC 。
第二，在实际应用中，ADC 的输入极少会覆盖全部值。
现实世界的模拟信号通常实际上是脉冲信号，而促使 ADC 的输入变为饱和引发了可大大减小 ADC 输出SNR 的信号切割。
但是，本文将假设一个使用大部分输入模拟电压范围的高品质 ADC 而非研究最坏情况下的场景。
假定ADC 的SNR 为6dB/b ，下一步是考虑作为可能改进 SNR Q 的过采样法。
来自Analog公司的高速ADC 供电指南简介为使高速模数转换器（ADC）发挥最高性能，必须为其提供干净的直流电源。
高噪声电源会导致信噪比(SNR)下降和/或ADC 输出中出现不良的杂散成分。
本文将介绍有关ADC 电源域和灵敏度的背景知识，并讨论为高速ADC 供电的基本原则。
模拟电源和数字电源当今的大部分高速模数转换器至少都有两个电源域: 模拟电源(A VDD)和数字与输出驱动器电源(DRVDD)。
一些转换器还有一个附加模拟电源，通常应作为本文所讨论的额外A VDD 电源来处理。
ADC的模拟电源和数字电源是分离的，以防数字开关噪声(特别是输出驱动器产生的噪声)干扰器件模拟端的模拟采样和处理。
根据采样信号的不同，此数字输出开关噪声可能包含显著的频率成分，如果此噪声返回器件的模拟或时钟输入端，或者通过电源返回芯片的模拟端，则噪声和杂散性能会很容易受其影响而降低。
对于大多数高速模数转换器，建议将两个独立的电源分别用于A VDD和DRVDD。
这两个电源之间应有充分的隔离，防止DRVDD电源的任何数字开关噪声到达转换器的A VDD电源。
A VDD和DRVDD电源常常采用各自的调节器，然而，如果在这两个电源之间实现了充分的滤波，则采用一个调节器通常也能获得足够好的性能。
ADC 电源灵敏度– PSRR确定高速ADC对电源噪声的灵敏度的一个方法是将一个已知频率施加于转换器的电源轨，并测量转换器输出频谱中出现的信号音，从而考察其电源抑制性能。
输入信号与输出频谱中出现的信号的相对功率即为转换器在给定频率下的电源抑制比(PSRR)。
下图显示了典型高速ADC 的PSRR 与频率的关系。
此图中数据的测量条件是将器件安装于配有旁路电容的评估板上，这种方法能够显示典型应用中器件如何响应电源噪声。
注意在这种情况下，转换器的PSRR 在低频时相对高得多，当频率高于约10MHz 时会显著下降。
图 1. 典型ADC 电源抑制比与频率的关系利用此PSRR 信息，设计人员可以确定为了防止噪声损害转换器的性能，电源所容许的纹波水平。
高精度模数转换器中量化噪声抑制的新方法研究高精度模数转换器（ADC）在现代电子系统中扮演着至关重要的角色，尤其是在需要精确测量和处理模拟信号的领域。
随着技术的进步，对ADC的精度要求也越来越高，量化噪声作为影响ADC性能的关键因素之一，其抑制方法的研究显得尤为重要。
本文将探讨高精度模数转换器中量化噪声抑制的新方法。
一、高精度模数转换器概述高精度模数转换器是将模拟信号转换为数字信号的电子设备，广泛应用于数据采集、信号处理、通信系统等领域。
随着电子技术的发展，对ADC的精度、速度和功耗等性能指标的要求也在不断提高。
量化噪声是ADC转换过程中不可避免的现象，它直接影响到转换结果的准确性和可靠性。
1.1 高精度ADC的工作原理高精度ADC的核心工作原理是将连续的模拟信号通过量化过程转换为离散的数字信号。
这一过程涉及到采样、量化和编码三个主要步骤。
采样是将模拟信号在时间上进行离散化，量化则是将采样得到的信号值映射到有限数量的量化级上，编码则是将量化后的数值转换为二进制代码。
1.2 量化噪声的产生在量化过程中，由于ADC的分辨率有限，模拟信号的连续值会被近似为最接近的量化级。
这种近似过程引入了量化误差，即量化噪声。
量化噪声的大小与ADC的分辨率、输入信号的幅度和频率特性等因素有关。
二、量化噪声抑制的传统方法为了提高ADC的精度，减少量化噪声的影响，研究者们提出了多种量化噪声抑制方法。
这些方法主要包括过采样、数字滤波、噪声整形等。
2.1 过采样技术过采样技术通过提高采样率，增加采样点的数量，从而降低量化噪声的功率谱密度。
过采样后，可以通过数字滤波器对信号进行低通滤波，以减少量化噪声的影响。
2.2 数字滤波技术数字滤波技术通过在数字域内对信号进行滤波处理，以减少量化噪声。
常见的数字滤波器有FIR滤波器和IIR滤波器，它们可以设计成具有特定的频率响应特性，以抑制高频噪声成分。
2.3 噪声整形技术噪声整形技术，又称为噪声抖动技术，通过在量化过程中引入可控的噪声，改变量化噪声的频谱分布。
高速电路设计中的噪声分析与抑制方法研究噪声是在电路中常见的问题之一，它对高速电路的性能和稳定性有着重要影响。
在高速电路设计中，噪声的分析与抑制是必不可少的步骤。
本文将介绍噪声的来源和特点，并探讨高速电路设计中常用的噪声抑制方法。
噪声的来源与特点噪声是由于电子器件内部和外部环境的各种不确定因素引起的。
它可以分为内部噪声和外部噪声。
内部噪声主要包括热噪声和互调失真噪声。
热噪声是由于器件内部的热激发引起的。
根据维纳-辛钦金定理，热噪声的功率谱密度与电阻值成正比。
互调失真噪声是由于非线性器件产生的非线性失真引起的，它会使信号发生频率混叠，导致噪声增加。
外部噪声主要包括射频干扰噪声、电源干扰噪声和地线回线干扰噪声。
射频干扰噪声是由于无线电频率的干扰引起的，它会引入额外的噪声信号。
电源干扰噪声是由于电源的波动和纹波引起的，它会通过电源线传播到电路中。
地线回线干扰噪声是由于地线回线电磁波的干扰引起的。
噪声抑制方法在高速电路设计中，可以采用多种方法来抑制噪声。
首先，合理的布局和细致的走线规划可以降低噪声。
布局中应将噪声源与敏感电路隔离，并降低噪声源的电磁辐射。
走线规划中应避免信号线与噪声源及高频线路的交叉，减少噪声的传播路径。
其次，使用低噪声器件可以降低噪声。
在选择器件时，应选择具有低噪声指标的器件。
例如，放大器的噪声指标可以通过输入等效噪声来衡量。
为了降低噪声，应选择输入等效噪声较低的放大器。
另外，使用适当的滤波电路可以抑制噪声。
滤波器可以有效地将特定频率范围内的噪声滤除。
根据噪声的频率特性，可以选择合适的滤波器类型，如RC滤波器、LC滤波器、陷波器等。
此外，使用合适的屏蔽技术可以降低噪声。
屏蔽技术可以有效地阻断电磁辐射的传播，减少对电路的干扰。
常用的屏蔽技术包括金属屏蔽箱、电磁屏蔽材料等。
最后，合理的接地设计可以减少地线回线干扰噪声。
应采用低电阻、低电感的接地设计，同时避免接地线与信号线重叠，减少互耦干扰。
