ADC的指标详解：SINAD、ENOB、SNR、THD、THD+N、SFDR
ADC的指标详解：SINAD、ENOB、SNR、THD、THD+N、SFDR
ADC（模数转换器）的性能指标是评估其转换质量的关键参数。本文将详细介绍几种重要的ADC性能指标，包括SINAD、ENOB、SNR、THD、THD+N和SFDR。
1. THD（总谐波失真）
谐波失真通常用dBc（低于载波的分贝数）来表示，不过音频应用可能会用百分比来表示。它指的是信号均方根值与相关谐波的均方根值之比。谐波失真一般用接近满量程的输入信号（一般比满量程低0.5 - 1 dB以防止箝位）来规定，但也可以用任何电平来规定。对于远低于满量程的信号，转换器微分非线性（DNL）引起的其它失真积——非直接谐波——可能会限制性能。
总谐波失真（THD）指的是基波信号的均方根值与其谐波（一般仅前5次谐波比较重要）的和方根的平均值之比。ADC的THD虽然可以用任何电平来规定，但是一般也用接近满量程的输入信号来规定。
2. THD+N（总谐波失真加噪声）
总谐波失真加噪声（THD+N）指的是基波信号的均方根值与其谐波加上所有噪声成分（直流除外）的和方根的平均值之比。必须说明噪声测量的带宽。对于FFT，带宽为DC至f s /2。如果测量带宽为DC至f s /2（奈奎斯特带宽），则THD + N等于下文所述的SINAD。不过应注意，在音频应用中，测量带宽不一定是奈奎斯特带宽。
3. SFDR（无杂散动态范围）
无杂散动态范围（SFDR）指的是信号的均方根值与最差杂散信号（无论它位于频谱中何处）的均方根值之比。最差杂散可能是原始信号的谐波，也可能不是。在通信系统中，SFDR是一项重要指标，因为它代表了可以与大干扰信号（阻塞信号）相区别的最小信号值。SFDR可以相对于满量程（dBFS）或实际信号幅度（dBc）来规定。图4以图形化方式说明了SFDR的定义。
4. SINAD和ENOB（有效位数）
信纳比（SINAD或S/(N + D)）指的是信号幅度均方根与所有其它频谱成分（包括谐波但不含直流）的和方根（rss）的平均值之比。SINAD很好地反映了ADC的整体动态性能，因为它包括所有构成噪声和失真的成分。SINAD曲线常常针对不同的输入幅度和频率而给出。对于既定的输入频率和幅度，如果SINAD和THD + N二者的噪声测量带宽相同（均为奈奎斯特带宽），则二者的值相等。
SINAD曲线显示，ADC的交流性能因高频失真而下降；曲线通常针对远高于奈奎斯特频率的频率而绘制，以便能够评估欠采样应用中的性能。诸如此类的SINAD曲线对于评估ADC的动态性能非常有用。常常利用理想N位ADC的理论SNR计算公式（SNR = 6.02N + 1.76 dB），将SINAD换算为有效位数（ENOB）。对上式求解N，并用SINAD的值代替SNR：
5. 信噪比（SNR）
信噪比（SNR，有时也称为无谐波的SNR）与SINAD一样，也是根据FFT数据计算，不同的是计算剔除了信号谐波，仅留下噪声项。实际应用中，只需剔除主要的前5次谐波。SNR性能在高输入频率下会下降，但由于不包括谐波项，其下降速度一般不像SINAD那样快。
SINAD、SNR和THD之间存在数学关系（假设所有指标均在相同的输入信号幅度和频率下测量）。在下面的等式中，SNR、THD和SINAD用dB表示，根据实际的数值比S/N、S/D、S/(N+D)得出：
通过理解这些关键性能指标，工程师可以更好地选择和优化ADC在各种应用中的性能。