关于ADC噪声系数的解析

在课程里，我说，基于ADC的噪声系数，我的看法是这样的：

(1) 手册里的ADC的SNR是基于fs/2里面的总噪声的，因为在数字信号处理的过程中，一般会有数字滤波器，所以输出信噪比会有处理增益，即信噪比会提高10*log(fs/2/BW)。但是这个输出信噪比的提高，并不意味着ADC的噪声系数也会变小，这是因为计算输入信噪比时，带宽也应该用BW来计算，而不是fs/2了。所以噪声系数还是维持原值。

(2) 因为输出信噪比SNR，如果以dBFS为单位的话，随着信号的幅度的减小，值基本是保持不变的，当然如果以dBc为单位的话，是变小的。不过，如果以dBFS为单位的时候不变的话，那就说明在输入信号幅度减小时，NSD是没有变化的。所以前级的增益的大小，只要能把ADC的噪声抑制住，就行了，不需要一定要把前端增益设置的很高，把进入ADC的输入推到接近满量程的地方。

关于第二点，是因为目前我的理解上是这样的，而且我确实基于这样的原则设计过产品，所以给大家表达这样的看法。

不过，这个观点，在群里引起了大家的激烈讨论，知识总是越辩，理解的越真切。

“接近满量程的地方，ADC的性能是最好的吧”

“我们基带一般是调满量程”

“我还是觉得信号变小了，信噪比会恶化”

“噪底没有变化，信号小了，信噪比不久是相当于变化吗？”

“我看到过我们ADC采集过来的信号，功率小了，正弦波波形不好”

  ......

 群友发了在ADI官网上的ADC性能模拟图片。

首先，噪底是不变的，这个大家都是同意的，大家不同意的是：

（1）SNR是变小了

（2）输入信号的幅度，一般都是调到满量程附近。

关于第一点，我觉得，大家其实是观点是一致的，就是SNR(dB)变小了，但是SNR(dBFS)是不变的，NSD是不变的（这点在官方模拟软件中也是如此）。

关于第二点，大家的意见有分歧。

然后我下课后，又想了想，不知道这样讲，大家会不会同意我的观点。

首先，当前级增益大到一定程度时，再增大，对级联的噪声系数，就没有影响了。所以，假定ADC前端的噪声系数是一个固定值。关于这点，应该没有异议。

那么则SNRout=SNRin/NF，也就是说，在输入到ADC的信号的信噪比其实是不变的，与链路的增益无关(链路增益已经能抑制后级的噪声系数的前提下)。关于这点，应该也没有异议。

输入到ADC的噪声Nout=Nin*NF*G，信号大小Sout=Sin*G，这是和官网上模拟的区别，官网上模拟的输入噪声是热噪声，但是实际情况下，ADC的输入噪声是热噪声经过放大且叠加了链路噪声的。也就是说，当调节信号幅度到ADC的满量程附近时，其实前端的噪声也是被相应的抬高了，但是，我们在模拟ADC性能，调节信号的大小时，输入噪声始终为热噪声。

所以，只要增益设置合适，保证ADC的本身噪声比前级输入的噪声低个16dB以上，即基本不影响其输入的信噪比，基带就能正常解调。而ADC的噪声谱密度，是基本不随输入信号大小的变化而变化的。

讲了这么多，好像还是很绕哈！ 

审核编辑：刘清