SNR（Signal to Noise Ratio，信噪比）

SNR（Signal to Noise Ratio，信噪比）:

　　 指在規定輸入電壓下的輸出信號電壓與輸入電壓切斷時，輸出所殘留之雜音電壓之比，也可看成是最大不失真聲音信號強度與同時發出的噪音強度之間的比率，通常以S/N表示。一般用分貝（dB）為單位，信噪比越高表示音頻產品越好，常見產品都選擇60dB以上。

 

 

 

理論上，一個ADC的SNR(信號與噪聲的比值)等於(6.02N＋1.76)dB，這里N等於ADC的位數。雖然我的數學技巧有點生疏，但我認為任何一個16位轉換器的信噪比應該是98.08dB。但當我查看模數轉換器的數據手冊時，我看到一些不同的情況。比如，16位的（逐次逼近型）模數轉換器指標的典型值通常可低至84dB高達95dB。生產廠家很自豪地把這些值寫在產品的數據手冊的首頁，而且坦率地說，信噪比為95dB的16位ADC具有競爭力。除非我錯了，計算的98.08dB高於所找到最好的16位ADC數據手冊中的96dB。那么，這些位數到那去了？

　　讓我們先找出理想化的公式（6.02N＋1.76）從何而來。任何系統的信噪比，用分貝來表示的話，等於20log10（信號的均方根/噪音的均方根）。推導出理想的信噪比公式時，首先定義信號的均方根。如果把信號的峰峰值轉換為均方根，則除以 即可。ADC的均方根信號用位數表示等於，這里q是LSB（最低有效位）。

　　所有ADC產生量化噪聲是把輸入信號抽樣成離散“桶”的后果。這些桶的理想寬度等於轉換器LSB的大小。任何ADC位的不確定值是±1/2 LSB

。如果假定對應每個位誤差的響應是三角形的話，則其均方根等於LSB信號的幅值除以，均方根的噪聲則。

 

　　綜合均方根和均方根噪聲條件，理想ADC的SNR用分貝表示為：

　　重復剛才的問題，那些位數到底去那了？ 那些ADC的供應商熱情地解釋這個失位現象，因為他們的眾多試驗裝置表明產品具有良好的信噪比。從根本上說，他們認為電阻和晶體管的噪聲導致了這種結果。供應商測試其ADC的SNR是通過將他們的數據帶入下面的公式：

　　這些理論和測試SNR的公式是完善的，但他們只能提供部分你需要知道的轉換器到底能給予你的位數。THD (總諧波失真)，另一個要注意的ADC指標，定義為諧波成分的均方根和，或者是輸入信號功率的比值

或者

這里HDx是x次諧波失真諧波的幅值，PS是一次諧波的信號功率，Po是二次到八次諧波的功率。ADC的重要指標，INL（積分非線性）誤差清晰地出現在THD結果中。

　　最后，SINAD（信號與噪聲＋失真比)定義為信號基波輸入的RMS值與在半采樣頻率之下其它諧波成分RMS值之和的比值，但不包括直流信號。對SAR和流水線型而言，SINAD的理論最小值等於理想的信噪比，或6.02N＋1.76dB。至於Δ-Σ轉換器的理想SINAD等於（6.02N＋1.76dB+，其中fS是轉換器采樣頻率，BW是感興趣的最大帶寬。非理想SINAD值為或者

       其中PS是基波信號功率，PN是所有噪聲譜成分的功率，PD是失真譜成分功率。

　　因此，下一次當你尋找丟失的位數時，記住它是結合了SNR、THD和SINAD等多個指標，這些可以讓您全面了解ADC的真實位數--無論它采用的是逐次逼近型、流水線型還是Δ-Σ技術，不管在數據手冊的第一頁中提到有多少位。