阅读说明：本技术 一种提升信噪比的模拟数字转换器 (Analog-digital converter for improving signal-to-noise ratio ) 是由 何海星 范玉进 张建军 郝帅龙 云天嵩 刘博� 李鑫儒 于 2020-05-11 设计创作，主要内容包括：本发明创造提供了一种提升信噪比的模拟数字转换器,包括：模拟前端,所述模拟前端用于接收模拟信号,并对所述模拟信号进行预处理；模拟数字转换模块,所述模拟数字转换模块包括：至少两个模拟数字转换单元,所述至少两个模拟数字转换单元分别对预处理后的信号进行采样,并转换为数字信号；数字求和计算芯片,所述数字求和计算器用于对转换后的数字信号进行求和,以得到最终数字信号；所述模拟前端与所述模拟数字转换模块中每个模拟数字转换单元电连接,所述每个模拟数字转换单元与所述数字求和计算芯片电连接。实现了对信号噪声的互相消减,能够有效提升信噪比。(The invention provides an analog-digital converter for improving signal-to-noise ratio, which comprises: the analog front end is used for receiving an analog signal and preprocessing the analog signal; an analog-to-digital conversion module, the analog-to-digital conversion module comprising: the at least two analog-digital conversion units respectively sample the preprocessed signals and convert the preprocessed signals into digital signals; a digital summation calculator for summing the converted digital signals to obtain a final digital signal; the analog front end is electrically connected with each analog-digital conversion unit in the analog-digital conversion module, and each analog-digital conversion unit is electrically connected with the digital summation calculation chip. Mutual reduction of signal noise is realized, and the signal-to-noise ratio can be effectively improved.)

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

图1为本发明创造实施例所述的提升信噪比的模拟数字转换器示意图。参见图1，所述提升信噪比的模拟数字转换器，包括：模拟前端，所述模拟前端用于接收模拟信号，并对所述模拟信号进行预处理；模拟数字转换模块，所述模拟数字转换模块包括：至少两个模拟数字转换单元，所述至少两个模拟数字转换单元分别对预处理后的信号进行采样，并转换为数字信号；数字求和计算芯片，所述数字求和计算器用于对转换后的数字信号进行求和，以得到最终数字信号；所述模拟前端与所述模拟数字转换模块中每个模拟数字转换单元电连接，所述每个模拟数字转换单元与所述数字求和计算芯片电连接。

在本实施例中，所述模拟前端(analog front-end，AFE)，其目的是处理信号源给出的模拟信号，对其进行数字化及分析处理。根据需要，AFE通常包括如下功能：信号放大、频率变换和调制解调等功能。一般AFE为通用单元。AFE可以是少数为数字电路、多数为模拟电路器件，用一个简单的状态机控制多路转换器，将信号传输给一个或多个数据转换器。AFE也可以是多数为数字电路、少数为模拟电路器件，包括一个或多个数据转换器并带有其他微控制器外设。

所述模拟前端可以包括：放大器，所述放大器用于对接收到的模拟信号进行放大。并可根据实际需求增加频率变换器和调至解调器等相应的硬件。以更好的对接收到的模拟信号进行前期处理。

模拟数字转换模块，所述模拟数字转换模块包括：至少两个模拟数字转换单元，所述至少两个模拟数字转换单元分别对预处理后的信号进行采样，并转换为数字信号。模拟数字转换单元用于对模拟信号进行采样，并通过后期的量化和编码，完成数字转换。

由于在量化过程中，不可避免的会引入噪声，这些噪声会限制动态范围。假设输入信号不变，随着采样信号的增加信噪比(SNR)也会增加，这是因为量化噪声的总功率本身固定且与频率无关。同时由于ADC非线性、采样是发生抖动，也会引发噪声。

由上述可以看出，噪声部分是由ADC本身产生的，该部分噪声为随机且不可控制。为了控制该部分噪声，在本实施例中，所述模拟数字转换模块可以包括：至少两个模拟数字转换单元。所述至少两个模拟数字转换单元可以分别对模拟信号进行采样。每个模拟数字转换单元的分辨率相同，由于每个模拟数字转换单元在进行采样过程中，其相位可能有正有负，利用多路采集，通过后续的处理可以有效减低信噪比。

在本实施例中，所述模拟数字转换模块可以选用AD9253高速模数转换器,具有4通道、14位，具有低功耗和全功率模拟带宽的优点。由于其具有4通道，相当于具有4个模拟数字转换单元，可分别进行信号采样。

所述提升信噪比的模拟数字转换器还包括：数字求和计算芯片，所述数字求和计算器用于对转换后的数字信号进行求和，以得到最终数字信号。所述数字求和计算芯片可以接收模拟数字转换模块转换后的数字数据，并通过合成算法得到相应的求和数据，供后续程序进行处理。可选的，所述加和处理可以采用增加位数方式进行处理，可以得到更高位数的数字数据。由于多路采集中可能会消减部分噪声，可以有效提高信噪比。即使在极端情况下，噪声不能得到消减。但其信噪比仍然与单路采集相同。因此，可以有效提高信噪比。同时，采集通道越高，其信噪比更高。因此，本实施例中可以采用多路采集，示例性的，可以采用多个AD9253高速模数转换器并联的方式进一步提高信噪比。下表反映了通道数量与信噪比之间的关系。

AD路数	信噪比增量(dB)
		2	3
4	6
		8	9
16	12
		32	15

可选的，所述提升信噪比的模拟数字转换器还包括：计时电路系统，所述计时电路系统用于向所述模拟数字转换单元提供时钟信号，以使得所述模拟数字转换单元转换后的数字信号处于同一时域；所述计时电路系统与所述模拟数字转换单元分别单独电连接。由于需要保证各个模拟数字转换单元的时域一致。因此，通过计时电路系统可以保证每个模拟数字转换单元时钟一致。

优选的，所述提升信噪比的模拟数字转换器还包括：时钟输入单元，所述时钟输入单元与所述计时电路系统电连接，用于向所述计时电路系统输入基准时钟信号。通过时钟输入单元，以使得计时电路系统通过统一的触发信号开始计时。方便各个模拟数字转换单元统一时间。

在本实施例的一个优选实施方式中，所述提升信噪比的模拟数字转换器还包括：数字信号平均处理单元，所述数字平均处理单元用于根据后期数据位数处理要求对最终数字信号进行平均，所述数字信号平均处理单元与所述数字求和计算芯片电连接。以方便对加和数字信号进行处理，可直接与后期处理直接衔接。

本发明创造提供的提升信噪比的模拟数字转换器，通过设置至少两个模拟数字转换单元分别对采样信号进行处理，利用不同的模拟数字转换单元的不同处理信号所产生的不同相位进行互相消减，并利用后续的数字求和计算芯片对信号进行加和处理，实现了对信号噪声的互相消减，能够有效提升信噪比。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。