然而在量化噪音与输入信号相关时,量化噪音将带来严重的谐波失真。
如上图,采样频率48kHz,信号为1kHz的未添加抖动(dithering)的8位分辨率的理想正弦信号。由于采样频率为信号频率的整数倍,量化噪音与输入信号产生关联,量化噪音分布严重不均匀,能量集中在输入单频信号的谐波处,带来严重的谐波失真。特别留意这时:THD=0.2667% (即:-51.16 dB), THD+N=0.2767%(即:-51.16 dB), 也就是说基本上没有噪音,只有失真了。这个问题在测量设备(DUT)的失真时,尤其要注意测试信号频率和采样频率的选择,避免由于量化噪音与测试频率相关而人为造成假失真。
解决的办法有两个:
1. 改变测试信号频率(或采样频率),避免由于量化噪音与测试信号频率相关。现在将1KHZ的信号改为1001HZ。
如上图,采样频率48kHz,信号为1001Hz的未添加抖动(dithering)的8位分辨率的理想正弦信号。由于采样频率为信号频率的非整数倍,避免了量化噪音与输入信号产生关联,量化噪音基本上分布均匀。特别留意这时:THD=0.0772% (即:-62.25 dB), THD+N=0.2942%(即:-50.63 dB), 也就是说基本上THD+N基本跟前例一样,但从图上看谐波失真大大减小,基本上淹没于噪音中了。这也大大提高了另一个关键参数SFDR (Spurious Free Dynamic Range) 。
2. 在信号中添加点抖动(Dithering),来让与输入信号相关的量化噪音变得不那么相关。
如上图,采样频率48kHz,信号为1kHz的添加了抖动的8位分辨率的理性正弦信号,所添加的抖动为信号幅度的1/256(或者1 Bit)的白噪声。量化噪音呈现为均匀分布。特别留意这时:THD=0.0602% (即:-64.41 dB), THD+N=0.4173%(即:-47.59 dB), 也就是说THD+N比前两例增加了一点,但从图上看谐波失真大大减小,基本上淹没于噪音中了。这也大大提高了另一个关键参数SFDR (Spurious Free Dynamic Range) 。
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