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ADC 量子化ノイズ計算ツール

アナログ-デジタルコンバーター設計のADC量子化ノイズ、理論上のSQNR、ENOB、ダイナミックレンジ、およびノイズスペクトル密度を計算します。

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公式

SQNR=6.02N+1.76 dB,LSB=Vref2NSQNR = 6.02N + 1.76 \text{ dB}, \quad LSB = \frac{V_{ref}}{2^N}
NADC resolution (bits)
SQNRSignal-to-quantization-noise ratio (dB)
LSBLeast significant bit voltage (V)
V_refADC reference voltage (V)

仕組み

量子化ノイズは、連続したアナログ信号が離散的なデジタル表現に変換されるアナログ-デジタル変換に固有の制限です。信号をサンプリングする際、アナログ-デジタルコンバータ (ADC) は有限数の離散レベルを使用して連続信号の振幅を近似するため、量子化誤差が発生します。量子化ノイズは、アナログ-デジタル変換プロセスで使用されるビット数に依存する信号の歪みの一種です。

計算例

問題:8ビットADCの信号対量子化ノイズ比(SQNR)を計算し、リファレンス電圧が5Vの場合の最下位ビット(LSB)電圧を求める
解決策: 1.SQNR 計算:SQNR = 6.02* 8 + 1.76 = 50.32 dB
2.LSB 計算: LSB = 5V/ (2^8) = 5V/256 = 0.01953V
3.つまり、各量子化レベルは約 19.53 mV に相当します。

実践的なヒント

  • オーバーサンプリング技術を使用して信号対雑音比を改善する
  • 信号要件に適したビット分解能のADCを選択してください
  • 量子化ノイズを減らすためにディザリング手法を検討してください

よくある間違い

  • サンプリングレートが高いと仮定すると、必ず量子化ノイズが改善されます。
  • LSBの計算時に基準電圧を考慮しない
  • ビット解像度が信号対雑音比に与える影響を無視する

よくある質問

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