基于MAXl01A的1GHz數(shù)字射頻存儲器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2 DRFM數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)
2．1 MAXlOlA的主要特點(diǎn)
ADC芯片是數(shù)據(jù)采集的核心器件，本系統(tǒng)中A／D轉(zhuǎn)換器采用MAXIM公司的MAXlOlA，它的最高采樣速率可達(dá)到500 Msps，采樣精度為8 bit。本文采用兩片MAXl01A交替采樣，以使系統(tǒng)達(dá)到1 Gsps的采樣速率。MAXlOlA主要特點(diǎn)如下：
◇具有500 MHz轉(zhuǎn)換速率；
◇在250 MHz時(shí)的有效位為7．0位；
◇1．2 GHz模擬輸入帶寬；
◇誤差小于±1／2LSB INL；
◇帶50 Ω差分或單端輸入；
◇具有±250 mV的模擬輸入范圍；
◇數(shù)據(jù)通路可雙路鎖存輸出；
2．2 MAXl01A的原理
(1)多位轉(zhuǎn)換
MAXl01A采用并行結(jié)構(gòu)(即閃爍結(jié)構(gòu))進(jìn)行比普通積分ADC更快的多位轉(zhuǎn)換。典型的n位閃爍結(jié)構(gòu)含有(2n-1)個(gè)比較器，其負(fù)輸入端均勻的從基準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)階梯電阻的底部排布到頂部，各占據(jù)一個(gè)LSB增量值。MAXl01A是一個(gè)單片雙交叉并行量化的芯片，它內(nèi)部具有兩個(gè)獨(dú)立的8位轉(zhuǎn)換器，n=8時(shí)，應(yīng)有255個(gè)比較器。這些轉(zhuǎn)換器將結(jié)果傳送給A、B兩組輸出端，并在輸入時(shí)鐘交替負(fù)邊沿鎖存它們。
(2)跟蹤／保持
MAXlOlA內(nèi)部自帶的跟蹤／保持放大器提升了獲得有效數(shù)據(jù)位的性能，并允許在高轉(zhuǎn)換速率情況下仍以較高的精度捕捉模擬數(shù)據(jù)。其內(nèi)部
Track／Hold電路為MAXIMA提供了兩個(gè)重要的功能：一是它的4倍額定增益減少了輸入差動電壓的振幅，對±1．02 V基準(zhǔn)源，輸入信號為+250
mV；二是提供一個(gè)差動的50 Ω輸入，使MAXl01A接口應(yīng)用極為方便。
(3)數(shù)據(jù)流
MAXlOlA內(nèi)部的跟蹤／保持放大器為ADC提供模擬輸入電壓的采樣。而T／H放大器被同時(shí)分為兩部分，分別工作在交替的時(shí)鐘負(fù)邊沿。輸入時(shí)鐘CLK應(yīng)滿足T／H放大器要求，同時(shí)還可回饋給A／D部分。輸出時(shí)鐘DCLK用于數(shù)據(jù)定時(shí)，是輸入時(shí)鐘CLK的2分頻或10分頻。
2．3 MAXlOlA的應(yīng)用
(1)模擬輸入范圍
雖然正常工作范圍為+250 mV，但對MAXl01A的每個(gè)輸入端而言，其對地的輸入范圍實(shí)際上為±500 mV，這擴(kuò)展了包括模擬信號和任何DC共模的電壓的輸入電平。要在差動輸入模式下得到滿量程的數(shù)字輸出，應(yīng)在AIN+和AIN-之間加+250 mv電壓，也就是說，AIN+=+125 mV，AIN-=-125mV (無直流偏置)。在模擬輸入端之間無電壓差時(shí)，會出現(xiàn)中間刻度數(shù)字分驅(qū)動為-250mV，即AIN+=-125 mV，AIN-=+125 mV時(shí)，會出現(xiàn)零刻度數(shù)字輸出代碼。
(2)基準(zhǔn)
ADC的基準(zhǔn)電阻確定了ADC的最低有效位(LSB)的大小和動態(tài)工作范圍。通常，電阻串的底部和頂部都是由內(nèi)部緩沖放大器驅(qū)動的。在ADC的基準(zhǔn)輸入端加RC網(wǎng)絡(luò)可獲得最佳性能，可將一個(gè)33 Ω電阻與驅(qū)動該基準(zhǔn)電阻串的緩沖輸出級相聯(lián)，而0．47μF電容必須接在緩沖輸出級的電阻器旁邊。這個(gè)電阻與電容的組合必須位于MAXl01A封裝的0．5英寸(1．27 cm)之內(nèi)。任一端接點(diǎn)的噪聲都會直接影響代碼的檢測，并且降低ADC的有效數(shù)據(jù)位指標(biāo)。