影响SNR损失的主要因素有哪些？

　　在使用模数转换器（ADC）进行设计时，人们很容易错误地认为，缩小输入信号以满足ADC 的满量程范围，会造成信噪比（SNR）的明显降低。
　　需要处理宽电压摆幅的系统设计人员对此更是尤为关注。此外，与较高电压供电的 ADC相比，低压供电（5V 或更低）的 ADC 更是种类繁多。
　　较高电压供电通常会导致更大的功耗和更复杂的电路板布局（例如，需要更多的去耦电容）。
　　传感器或系统产生的许多信号都是双极性高压信号（如广泛使用的±10V 信号）。不过，有很多简单的方法可以使这种信号通过 ADC；也可以采用各种集成高压 ADC 解决方案：可处理这种满量程的大输入信号，而又不牺牲 SNR。这些解决方案需要极高的供电电压来满足输入范围的要求，并且其功耗也相当大（图 1）。这些高压 ADC 还缩小了信号调理（运放）解决方案的选择范围。如果信号需要与高压和低压输入组合多路复用，系统成本会大幅提升（图 2）。
　　
　　还可以使用输入放大器对信号进行缩放，使其与低压 ADC 的满量程输入范围相符合。这种信号调理电路可以连接到一个多路复用输入，从而使所有的信号都能与 ADC 的范围相符合（图 3）。
　　
　　当使用放大器进行信号电压缩放时，噪声以放大器输入为参考。此时，有两个主要的噪声源：放大器本身的输入参考噪声，以及 ADC 的缩小输入参考噪声。这两个噪声源按照二次项的方式组合。此外，放大器的噪声还会通过 ADC 的输入带宽以及放大器与 ADC 输入之间的抗混叠滤波器进行滤波，参见图 4.
　　
　　图 4：缩放放大器引入噪声，但噪声由 RC 电路和 ADC 的输入网络滤波。
　　系统 SNR（放大器输入端）的计算公式为：
　　
　　式中：VnADC 为 ADC 的输入 RMS 噪声;VnOPA 为放大器的输入参考噪声（输入参考的 X 倍）=单极点 -3dB 频率。
　　给定 ADC 的满量程范围、ADC 的输入参考噪声和放大器的比例因子后，有两个变量会影响到 SNR损失降低的目标：滤波器的截止频率和放大器的输入参考噪声。
　　如果信号源具有低频分量，可以设计滤波器，使放大器能够容许较大的输入噪声（较高的输入噪声通常与较低的功耗和成本有关）。如果 ADC 限制了系统的带宽，放大器需要具有足够低的输入参考噪声，以便把 SNR 损失控制在可接受的范围内。
　　举例来说，给定一个±10V 输入信号和一个 SNR 为 92dB 的 5VP-P 满量程范围 ADC，则比例因子（输入与满量程范围之比）为 4. 数据表中的 ADC 输入参考噪声为 44.4nV RMS 。 假设滤波器的截止频率为 10kHz，放大器的输入参考噪声为 10nV/ （Hz） 1/2，则 SNR 的损失为：SNR（loss）=0.035dB.
　　如果没有滤波器，并假定 ADC 带宽为 10MHz，为了达到相同的 SNR 损失，所需的输入参考噪声则变为 0.3nV/（Hz） 1/2，这一要求非常严格。
　　对于 10MHz 相同带宽的 ADC，如果允许 SNR（loss）=0.5dB，则对放大器的噪声要求为 4nV/（Hz） 1/2，相对来说较容易实现。
　　因此，如果给定了系统带宽和可容许的 SNR 损失，增加比例放大器以使高压信号转换到满量程范围的低压 ADC，将是完全可行的解决方案。当把多路不同摆幅的信号馈送到一个多路复用的低压 ADC 时，这种解决方案能够实现高性价比的系统。