【導讀】在數模轉換器中，噪聲系數與信噪比是能夠互換的。要想了解噪聲密度，必須對噪聲系數有所了解，而信噪比則是目標頻段的噪聲總量。本文就由專(zhuān)家為我們解析模數轉換器中的噪聲系數。
在嘗試了解級聯(lián)信號鏈的動(dòng)態(tài)機制時(shí)，噪聲系數用起來(lái)是十分方便的。當源電阻增加4倍時(shí)，噪聲系數將提高6 dB，但是，增加的電阻同時(shí)會(huì )增加轉換器中的約翰遜噪聲。源電阻較高或者超過(guò)模擬前端（變壓器或放大器）上滿(mǎn)量程輸入信號的一半時(shí)，目標頻段中的噪聲將變得難以控制，最終導致轉換器性能下降。
為何如此？如果調低滿(mǎn)量程輸入，必須調高增益。在理論上，這樣做看起來(lái)沒(méi)什么問(wèn)題，但是，變壓器對增益帶寬的依賴(lài)性比放大器高，因此，用高增益變壓器優(yōu)化噪聲系數的做法會(huì )增加實(shí)現100 MHz以上的常見(jiàn)高中頻應用的難度。
放大器也存在類(lèi)似的問(wèn)題：隨著(zhù)增益的提高，信號和放大器噪聲都會(huì )增加，結果會(huì )降低轉換器的性能。要維持性能不變，就需要采用基于高損耗阻性元件的高階抗混疊濾波器。
在設計轉換器前端時(shí)，一定要考慮噪聲頻譜密度（NSD）。噪聲頻譜密度通常以nV/√Hz為單位，對轉換器具有十分重要的意義，因為要在數字域中對噪聲頻譜密度進(jìn)行處理，以便區分并最終挑出頻段中的目標信號。
圖1.AD9625前端設計示例。
總之，要把增益放在適當的位置，確保整個(gè)信號鏈中的輸入和輸出滿(mǎn)量程信號均實(shí)現最大化。在任何信號鏈中，衰減、填充位或電阻都不是良性的噪聲系數折衷考慮因素，因為結果會(huì )浪費功耗，而且電阻還會(huì )增加噪聲。
噪聲系數 = Pf– SNR – 10 log BW + 174 dBm，其中，Pf為輸入網(wǎng)絡(luò )的滿(mǎn)量程功耗，SNR為輸入網(wǎng)絡(luò )的實(shí)測信噪比，BW為輸入網(wǎng)絡(luò )的–3 dB帶寬，174 dBm為熱噪底；熱噪底 = kTBW，其中，k為1.38 ×10–23，室溫下，T為300K。
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