Эксплуатационные характеристики АЦП определяют, насколько качественно слабый сигнал может быть извлечен из фонового шума в разнообразных системах съема сигналов (от радаров до телекоммуникационных систем).

Динамический диапазон, свободный от паразитных составляющих (SFDR), определяет сигнал минимальной мощности, который может быть отделен от наибольшего уровня помех, и задается как соотношение между среднеквадратичным (rms/СКЗ) значением мощности сигнала несущей частоты и наибольшей паразитной составляющей сигнала, это может быть паразитная гармоника или шум в частотной области. Техническая документация АЦП регламентирует значение SFDR в заданных условиях.

Нелинейности, свойственные всем АЦП, создают гармонические искажения при преобразовании любого сигнала. Гармоники частот, кратных основной частоте, как правило, ограничивают значение SFDR АЦП. Например, 2-ая и 3-я гармоники, расположенные на двух- и трехкратных  частотах относительно основной частоты. Симметричные нелинейности АЦП вызывают появление четных гармоник. Ассиметричные или односторонние нелинейности вызывают нечетные гармоники.

Во избежание появления эффекта наложения спектров частота преобразования (fs) должна быть, по крайней мере, в два раза выше максимальной исследуемой частоты сигнала (прим. переводчика: должна удовлетворять условиям теоремы Котельникова, в англоязычной литературе теорема Найквиста-Шеннона). Частота Найквиста крайне важна при планировании спектра, так как высшие частоты и гармоники частот, кратных основной частоте, будут отображены обратно в область Найквиста и будут интерферировать с полезным сигналом. Таким образом, планирование частоты преобразования и рабочего диапазона частот АЦП является важным для предотвращения появления эффектов наложения спектров, приводящих к снижению SFDR.

SFDR в области Найквиста для АЦП определяется динамическим диапазоном от сигнала основной несущей частоты до наибольшего паразитного сигнала: гармоники, порога шумов или выброса. Гармоники могут отображаться обратно в область Найквиста из области высоких частот.

В сверхбыстродействующих АЦП (с частотой преобразования > 1 GSPS) для достижения максимальной скорости преобразования иногда используют архитектуру с чередованием ядер АЦП с 2-мя или более ядрами. Когда один канал АЦП осуществляет преобразование, остальные обрабатывают или выдают данные. Двуядерные АЦП могут последовательно чередовать ядра для достижения максимальной производительности,  однако это приводит к небольшим колебаниям в фазе, смещении, усилении и полосе пропускания из-за не идентичности ядер АЦП. В результате спектр частот таких АЦП «обогащается» новыми гармониками и выбросами, снижающими SFDR. Так как одноядерная архитектура АЦП не имеет спектральных выбросов от чередования ядер. Например, широкополосный АЦП с одним конвейером будет предоставлять сравнительно высокий SFDR, как правило, ограниченный спектральной плотностью сигнала второй или третьей гармоники.

Ian Beavers, Analog Devices