18位采样意义

Posted 2020-08-22 hbg200

      面前寻找18位Σ-Δ音频A/D芯片几乎没有，或是早期停产的，基本都是24位的，还有少量16位的。24位十分难以实现，其中之一就是片内外干扰，对于片外干扰容限计算公式如下：

分辨电压 = (基准电压 / 采样位数) * 换算单位(微伏)

多数24位音频采样A/D芯片工作电压不高，但输入端故意拉宽电压，且采用低阻差分方式，以提高信噪比。大多基准电压为2Vrms，要换算为峰峰值，公式为：

峰峰系数（peak-to-peak）= 2√2 V  (≈2.828 V)。

峰峰电压 = 有效值 * 峰峰系数，峰峰基准电压为 = 2V * 2.828 = 5.656V，也就是输入端差分范围。

24位分辨电压 = (基准电压 / 采样位数) * 换算单位(微伏) = (5.656V / 2^24) * 10^6 = 0.33712uV，高级高压摆中速运放窄带宽内峰峰噪音不少于数微伏，噪音已严重超过分辨率。就是无线话筒，也要有线进入线路才能采样，对传输信号屏蔽，也是有限的。还有开关电源顽固性的干扰是无法克服的。这仅仅是对输入噪声容限的影响。实现起来十分困难。对于18位计算公式如下：

18位分辨电压 = (5.656V / 2^18) * 10^6 = 21.5759uV，要求噪音、干扰、漂移要小于21.5759微伏，只要舍得付出点代价，是有可能实现的。

20位分辨电压 = (5.656V / 2^20) * 10^6 = 5.3939uV，要求噪音、干扰、漂移要小于5.3939微伏，只要不惜代价，是有可能实现的。

当量化精度为16bit时，动态范围为96.32分贝，人耳的无痛苦极限声压是90分贝，已到极限。由于数码的阶梯效应，造成低位1/2不确定性，且无法克服，每一位可影响6分贝不确定性，16位采样刚好达到人耳的无痛苦极限声压90分贝，仅是理论计算值。为了实现真正的90分贝或大于90分贝，则要提高量化精度，17位从来没有过，那就18位了。再高已无意义，16位的细度已无法分辨。为什么选择90分贝，因为是人耳的无痛苦极限。