基于ADC输出转换采样来生成 FFT图的详细分析
您可以通过周期性地收集大量的adc输出转换采样来生成 fft图。一般而言，adc厂商们将一种单音、满量程模拟输入信号用于其产品说明书的典型性能曲线。您从这些转换获得数据，然后绘制出一幅与图1相似的图。该图的频率标度始终为线性，从零到1/2转换器采样频率。
通过将一个100ksps的采样频率应用到一个9.9 khz模拟输入信号的12位adc，您可以得到图1中的fft图。9.9 khz下的信号便为基本输入信号 (a)。该基本输入信号寄生接近于0 db。
fft图中4条规范包括基本输入信号、信噪比、总谐波失真和平均噪声底限。
确定某个adc电路中噪声大小的一种有效方法是使用信噪比(b)。信噪比(snr)即信号强度与噪声强度之比。fft计算的snr为若干噪声源的组合。可能的噪声源包括adc量化误差、adc内部噪声、参考电压噪声、adc微分非线性误差以及驱动放大器噪声。信噪比(snr) 的理论极限值等于6.02n+1.76 db，其中n为转换器比特数。
图1 该fft图中12位转换器共有4096个数据集
总谐波失真(c) 对系统中的失真数进行量化。总谐波失真(thd)为谐波分量(寄生信号)强度的均方根(rms)总和与输入信号强度的比。产生自a/d转换器 非线性的寄生信号以输入信号频率(基本频率)的整数倍数形式出现。大多数厂商都在其thd计算中使用最早的7到9谐波分量。
如果a/d转换器 产生了寄生信号，则其有可能具有一些积分非线性误差。此外，寄生信号会来自通过信号源或驱动放大器的输入信号。如果输入信号产生寄生信号，它们很可能与基本频率的频率不相关。如果驱动放大器为罪魁祸首，则其可能具有交叉失真，无法驱动adc或者受限于带宽。来自电路其他地方的注入噪声(例如：数字时钟源或电源频率等)也可在fft结果中形成寄生信号。
在转换器数据的 fft 表示法中，平均噪声底限 (d) 为fft图中所有bin的方根组合，但不包括输入信号和信号谐波。您应该平衡选择采样数和adc比特数，从而使噪声底限在所有相关寄生信号以下。考虑到这些因素，理论平均民fft 噪声底限(db)等于6.02n+1.76 db+10 log[(3×m)/(π×enbw)]，其中m为fft的数据点数，enbw为窗口函数的等效噪声带宽，而n则为adc的比特数。12位转换器fft的合理采样数量为4096。
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