ADC 总谐波失真

了解了 ADC 中的缺失代码如何导致 ADC 输出失真。这种失真将导致输入信号的谐波出现在 ADC 的输出中。虽然具有缺失代码的 ADC 确实会产生大量谐波失真，但缺失代码并不是谐波失真的来源。 ADC 输出中的谐波失真是由 ADC 特性中存在的任何非线性引起的。每个实用的 ADC 都具有非线性特性。因此，每个实际 ADC 的输出中都存在谐波。 DNL 和 INL 是 ADC 特性非线性的度量，而 THD 是 ADC 输出中产生的谐波失真的度量。

　
　　图 1：具有非线性特性的 ADC 输出的 FFT 

产生的谐波清晰可见

为了可视化 ADC 输出中的谐波失真，我们将提供一个正弦波作为 ADC 的输入，并绘制 ADC 数字输出的傅里叶变换（又名 FFT）。图 1 显示了此类 ADC 输出的 FFT 示例。理想情况下，FFT 应在正弦波频率处具有单个频率尖峰。尽管输入信号的频率在 FFT 图中具有幅度（FFT 中的绿色茎），但图中还可以看到其他频率内容。输入信号频率称为基频。除了基频分量之外，FFT 中还会周期性地出现尖峰（蓝色茎）。这些是输入信号频率的谐波。

图 1中用于测量的 ADC 具有相当大的非线性特性。对于良好的 ADC 设计，ADC 的输出 FFT 看起来会干净得多。下面的图 1-1 显示了这样一个示例。我们需要更的工具和测量设备来表征此类 ADC 的失真。

　　图 1-1：具有相当线性特性的 ADC 输出的 FFT

- 谐波含量非常低。

总谐波失真定义为 ADC 输出中谐波含量相对于基频功率的功率。它可以分别按照方程（1）和（2）以分贝或百分比表示 。

如图 1所示，当我们转向 ADC 的更高谐波时，谐波的幅度（以及谐波频率的功率）通常会降低。因此，在计算总谐波失真时，只需考虑前几次谐波。 ADC 数据表应指定计算数据表中总谐波失真数时考虑的谐波数。

除了 ADC 的基频和谐波频率分量之外，图 1还显示每隔一个频率分量（以红色标记）处存在一些功率。这对应于 ADC 输出中存在的噪声。