问：现在我明白了为什么在输出端呈现多个数码变化。但为什么不把那些跳动的数 码去除而 只是使它们保持稳定，是因为其它数码实际上也不确定吗?转换器的实际分辨率是这样的吗?
答：对于专门用于交流或动态应用的许多转换器，其中THD(总谐波失真)和THD＋N (总谐波失真＋噪声)是最重要的的技术指标。因此设计的目标是减小大信号和小信号输入时 的谐波失真，同时又使噪声保持在可接受的水平。从而使这些要求与优良的直流转换器的要 求有点儿不一致。优良的直流转换器为使缓慢变化的信号精密转换达到最佳，对其中的谐波 失真不看成主要问题。实际上希望有些噪声，称作颤抖信号(dither)叠加在输入信号上以便 在 非常小的信号输入情况下减小失真。颤抖信号还可以用来改善重复测量情况下的直流精度。
为了理解上面的作法，让我们先看一下量化噪声。一个理想的ADC的输出精度是 有限的，因为只能用有限位数(b)的数字量表示其输入电压。2b个数字量中的每一个数字 量只能 表示在全部模拟量范围内对应其相应标称输入值-05 LSB 到+05 LSB 量化范围内的一个数 值。因此ADC的输出可以看作是由离散形式的模拟输入加上误差信号(量化噪声)构成的 。当将一个大的并且变化的输入信号(幅度为几十、几百或几千个LSB)加到一个ADC时，量化 噪声与 输入信号具有很小的相关性。换句话说，这种量化噪声可近似看作是白噪声。图73 示出的 是，当输入信号幅度约为100 LSB正弦信号时，理想ADC在不同时刻的量化噪声。
图73 ADC在不同时刻的量化噪声分布
当ADC的输入幅度很低，以便两次采样之间其幅度变化不大于1 LSB时，采样保持相 同的量化程度，因此在几个采样周期都保持恒定。用图74 来进一步说明，下面的三个图 分别示出了幅度仅为15 LSB 的正弦输入信号，ADC的输出波形和其量化噪声波形。应该 注意的是， 当采样保持不变时，量化误差严格跟随输入波形。采样保持不变时间越长，量化噪声波形越 像输入波形，即输入信号与量化噪声之间的相关性增加。当量化误差的有效值没有改变时， 量化误差将呈现非均匀谱波形。实际上这种相关的量化噪声是以ADC谱分布的谐波形 式出现的。 分析上述现象的另外一种方法是考虑这种情况，当正弦输入信号幅度仅为1 LSB左右，而其 数字输出类似方波。方波有很丰富的谐波成分。谐波或噪声调制的产物在许多转换器应用中 是很有害 的，尤其是音频应用。
为了回避这个问题，采用一种称作“颤抖”方法，把相关量化噪声换成白噪声，因为白噪声 的刺耳程度比相关噪声轻一点儿。利用电路中的元器件产生的颤抖信号叠加到输入信号的随 机噪声 上。虽然这样会使转换器的总噪声增加，但是增加的噪声用来补偿输出
图74 当ADC的输入信号幅度很低情况下的输 入，输出波量化噪声波形
数码量化噪声引起的 简单 方波。这样使量化误差不再是输入信号的函数而是颤抖噪声瞬时值的函数。因此， 颤抖信号去除了量化噪声与输入信号之间的相关性。颤抖信号的大小通常约为1／3 LSB有效 值(在高斯分布噪声峰峰值为2 LSB时)。显然，当这种转换器的输入接地时，在其输出端会 有大于2个数码的输出，我们在前面提到AD1879的例子中已经看到，当输入端接地时，在输 出端出现4或5个数码。 图7 5中的左图示出了在没有采用很小的颤抖输入信号情况下ADC 的仿真输出。量化噪 声是采样瞬时输入信号幅度的函数。量化噪声与输入信号之间的这种相关性表现为与模数转 换输出谱图有关的谐波谱线群。应该注意图中谱线幅度的刻度是相对输入信号(而不是相对 满度输入)。 图7 5中的右图示出了在输入端量化噪声本底上施加4 dB 颤抖信号之后模数转换输出谱图。 在 这种情况下，量化噪声依赖于进行采样的瞬时颤抖信号的幅度。因为颤抖信号的幅度不依赖 于输入信号，量化噪声与输入信号没有相关性，从而消除了ADC输出谱图中的谐波分 量，但是以增加总噪声本底为代价的。
图7 5 用施加颤抖信号方法改善量化噪声
不是在ADC 输入端实际施加颤抖噪声，而是利用转换器的热噪声作为颤抖信号能够 起到颤抖的作用，并且计算出足够的输出位数以确保去除输入信号与量化噪声的相 关性。 虽然在上面的例子中仅介绍了ADC的使用，使用颤抖信号的方法也可用于数模转换器 。颤抖信号用于数模转换器时，是把数字噪声发生器的输出端加到数模转换器的数字输入端 。
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