電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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噪聲系數(NF)是RF系統設計師常用的一個參數，它用于表征RF放大器、混頻器等器件的噪聲，并且被廣泛用作無線電接收機設計的一個工具。許多優秀的通信和接收機設計教材都對噪聲系數進行了具體的說明，本文重點討論該參數在數據轉換器中的使用。
今朝，RF使用中會用到許多寬帶運算放大器和ADC，這些器件的噪聲系數因而變得緊要起來。參考文獻2討論了確定運算放大器噪聲系數的適用辦法。我們不僅非得了解運算放大器的電壓和電流噪聲，而且應該了解確切的電路條件：閉環增益、增益設置電阻值、源電阻、帶寬等。計算ADC的噪聲系數則更具挑戰性，大家很快就會明白此言不傳。
當RF工程師首次計算哪怕是最好的低噪聲高速ADC的噪聲系數時，結果也可能相對高于典型RF增益模塊、低噪聲放大器等器件的噪聲系數。為了正確解讀結果，需要知道ADC在信號鏈中的位置。因此，當解決ADC的噪聲系數時，務必小心謹慎。
圖1顯示了用于定義ADC噪聲系數的基本模型。噪聲因數F指的是ADC的總有效輸入噪聲功率與源電阻單獨引起的噪聲功率之比。由于阻抗匹配，因此可以用電壓噪聲的平方來代替噪聲功率。噪聲系數NF是用dB表示的噪聲因數，NF=10log10F。
該模型假設ADC的輸入來自一個電阻為R的信號源，輸入帶寬以fs/2為限，輸入端有一個噪聲帶寬為fs/2的濾波器。還可以進一步限制輸入信號的帶寬，萌生過采樣和解決增益，稍后將討論這種情況。
該模型還假設ADC的輸入阻抗等于源電阻。許多ADC具有高輸入阻抗，因此該端接電阻可能位于ADC外部，或者與內部電阻并聯使用，萌生值為R的等效端接電阻。
ADC噪聲系數推導過程
滿量程輸入功率是指峰峰值幅度恰好填滿ADC輸入范圍的正弦波的功率。下式給出的滿量程輸入正弦波具有2VO的峰峰值幅度，對應于ADC的峰峰值輸入范圍：
v(t)=Vosin2πft等式1
該正弦波的滿量程功率為：
等式2
通常將此功率表示為dBm（以1mW為基準）：
等式3
對濾波器的噪聲帶寬B需要加以進一步的討論。非理想磚墻濾波器的噪聲帶寬指的是讓相同的噪聲功率通過時，理想磚墻濾波器所需的帶寬。因此，一個濾波器的噪聲帶寬始終大于其3dB帶寬，二者之比取決于濾波器截止區的銳度。圖2顯示了最多5極點的巴特沃茲濾波器的噪聲帶寬與3dB帶寬的關系。留意：對于2極點，噪聲帶寬與3dB帶寬相差11%；超過2極點后，二者基本相等。
NF計算的第一步是依據ADC的SNR計算其有效輸入噪聲。ADC數據手冊給出了不同輸入頻率下的SNR，確保使用與目標IF輸入頻率相對應的值。此外還應確保SNR數值中不包括基波信號的諧波，有些ADC數據手冊可能將SINAD與SNR混為一談。了解SNR后，就可以從下式開始計算等效輸入均方根電壓噪聲：
等式4
求解得：
等式5
這是在整個奈奎斯特帶寬(DC至fs/2)測得的總有效輸入均方根噪聲電壓，留意該噪聲包括
源電阻的噪聲。
下一步是實際計算噪聲系數。在圖3中，留意源電阻引起的輸入電壓噪聲量等于源電阻
sqrt(4kTBR)的電壓噪聲除以2，即sqrt(kTBR)，這是因為ADC輸入端接電阻形成了一個2:1衰減器。
噪聲因數F的表達式可以寫為：
等式6
將F轉化為dB并簡化便可得到噪聲系數：
NF=10log10F=pFS(dBm)+174dBmSNR10log10B,等式7
其中，SNR的單位為dB，B的單位為Hz，T=300K，k=1.381023J/K。
圖3：依據SNR、采樣速率和輸入功率求得的ADC噪聲系數
其中SNR的單位是dB,帶寬B是Hz,T=300K,k=1.381023J/K
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