作者：WaltKesterADC噪声系数——一个经常被误解的参数指南Rev.A,10/08,WKPage1of9MT-006简介噪声系数(NF)是RF系统设计师常用的一个参数，它用于表征RF放大器、混频器等器件的噪声，并且被广泛用作无线电接收机设计的一个工具。许多优秀的通信和接收机设计教材都对噪声系数进行了详细的说明(例如参考文献1)，本文重点讨论该参数在数据转换器中的应用。现在，RF应用中会用到许多宽带运算放大器和ADC，这些器件的噪声系数因而变得重要起来。参考文献2讨论了确定运算放大器噪声系数的适用方法。我们不仅必须知道运算放大器的电压和电流噪声，而且应当知道确切的电路条件：闭环增益、增益设置电阻值、源电阻、带宽等。计算ADC的噪声系数则更具挑战性，大家很快就会明白此言不虚。当RF工程师首次计算哪怕是最好的低噪声高速ADC的噪声系数时，结果也可能相对高于典型RF增益模块、低噪声放大器等器件的噪声系数。为了正确解读结果，需要了解ADC在信号链中的位置。因此，当处理ADC的噪声系数时，务必小心谨慎。ADC噪声系数定义图1显示了用于定义ADC噪声系数的基本模型。噪声因数F指的是ADC的总有效输入噪声功率与源电阻单独引起的噪声功率之比。由于阻抗匹配，因此可以用电压噪声的平方来代替噪声功率。噪声系数NF是用dB表示的噪声因数，NF=10log10F。MT-006B=FilterNoiseBandwidthRR*ADCPFS(dBm)fsBFILTER*MaybeexternalNNOISEFACTOR(F)=NOISEFIGURE(NF)=(TOTALEFFECTIVEINPUTNOISE)210log10(TOTALINPUTNOISEDUETOSOURCER)2Note:NoiseMustbeMeasuredOvertheFilterNoiseBandwidth,BSOURCE(TOTALEFFECTIVEINPUTNOISE)2(TOTALINPUTNOISEDUETOSOURCER)2v(t)=VOsin2πft该正弦波的满量程功率为：2RVR(V/2)P2O2OFS==Page2of9图1：ADC的噪声系数：小心为妙！该模型假设ADC的输入来自一个电阻为R的信号源，输入带宽以fs/2为限，输入端有一个噪声带宽为fs/2的滤波器。还可以进一步限制输入信号的带宽，产生过采样和处理增益，稍后将讨论这种情况。该模型还假设ADC的输入阻抗等于源电阻。许多ADC具有高输入阻抗，因此该端接电阻可能位于ADC外部，或者与内部电阻并联使用，产生值为R的等效端接电阻。ADC噪声系数推导过程满量程输入功率是指峰峰值幅度恰好填满ADC输入范围的正弦波的功率。下式给出的满量程输入正弦波具有2VO的峰峰值幅度，对应于ADC的峰峰值输入范围：等式1等式2MT-006通常将此功率表示为dBm（以1mW为基准）：][=1WmP01golPFS10SF(mBd).NUMBEROFPOLES1...
