正確理解和比較高速ADC的產(chǎn)品說(shuō)明書
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和一個(gè)產(chǎn)品的任何其他方面一樣，產(chǎn)品說(shuō)明書也可以得到不斷的改進(jìn)，廠商正努力地詳細(xì)闡明產(chǎn)品說(shuō)明書1。然而，市場(chǎng)上已經(jīng)遺留了許多產(chǎn)品/產(chǎn)品說(shuō)明書版本，對(duì)新版本或者更早的版本來(lái)說(shuō)，不同標(biāo)準(zhǔn)的采用也取決于不同的因素。即使有一些特定的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)公開發(fā)表（如參考書目 2 所提到的），標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一仍然是遙遙無(wú)期。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/161857.htm本文的目的就在于突出不同廠商或同一廠商在為不同的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 撰寫產(chǎn)品說(shuō)明書時(shí)所采用的標(biāo)準(zhǔn)之間的差異。表 1 是選擇正確器件時(shí)可以使用的速查表。
| 規(guī)范 | 需要考慮的事項(xiàng) |
| 功耗 | 在相同條件使用時(shí)，確保包括輸出電源，并且該電源符合規(guī)定。 |
| 輸入時(shí)鐘放大器 | 如果您想對(duì)高輸入頻率進(jìn)行采樣，請(qǐng)查詢差動(dòng)時(shí)鐘輸入和輸入時(shí)鐘放大器。 |
| SNR、SINAD、 SFDR、THD | 要注意 dB 的單位，它們可能是指 dBc 或 dBFS。 |
| 輸出時(shí)序 | 確保輸出時(shí)序規(guī)定正確，且具有足夠的窗口來(lái)采集數(shù)據(jù)。 一些器件提供了一個(gè)具有更佳時(shí)序窗口的輸出時(shí)鐘，以實(shí)現(xiàn)更輕松的接口。 |
| 輸入帶寬 | 沒(méi)有必要確保器件性能要達(dá)到規(guī)定的頻率。 |
| 總體規(guī)范 |
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dB、dBc 與 dBFS 的比較
評(píng)估高速 ADC 產(chǎn)品說(shuō)明書所示性能的一個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)是動(dòng)態(tài)特性或諸如 SNR, SINAD、THD 以及 SFDR 的交流可調(diào)規(guī)范。例如，假設(shè) SINAD（也稱為 SNDR 或 SNRD）為信噪比，即信號(hào)功率與其他頻段功率（失真與噪聲）總和的比值。通常，把這個(gè)比值轉(zhuǎn)換成對(duì)數(shù)值并以 dB 表示。
產(chǎn)品說(shuō)明書間最大的差異在于單位的選擇，特別應(yīng)用于選擇信號(hào)功率的標(biāo)準(zhǔn)。撇開導(dǎo)致這種差異的細(xì)節(jié)，我們來(lái)看一下信號(hào)功率完全可以用于測(cè)量的信號(hào)功率3，或者可以是類似滿量程的信號(hào)的外推功率。為了避免混淆，TI 將第一種情況下的單位記作 dBc（dB 與載波的比），將第二種情況記作 dB（用于較早的產(chǎn)品說(shuō)明書）或 dBFS（dB 與滿量程的比，用于最新的產(chǎn)品說(shuō)明書）。雖然兩者之間沒(méi)有主次之分，并且下文將說(shuō)明它們之間可以彼此推導(dǎo)，但是當(dāng)廠商只以“dB”為單位進(jìn)行說(shuō)明的時(shí)候還是會(huì)產(chǎn)生混淆。在 TI 的兩家競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手撰寫的產(chǎn)品說(shuō)明書中，“dB”等于 dBc，而在第三家競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手撰寫的產(chǎn)品說(shuō)明書中，“dB”等于 dBFS。
什么因素會(huì)影響最終的比較結(jié)果呢？假設(shè)以－1 dBFS 的輸入振幅測(cè)量來(lái)自不同廠商的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器。這就意味著在測(cè)試期間，輸入值是在滿量程以下 1dB 的正弦曲線，換句話說(shuō)，振幅 (A) 約為 ADC 滿動(dòng)態(tài)量程的 90%。再假設(shè)兩個(gè)轉(zhuǎn)換器性能相同，因此具有相同的噪聲與失真功率。在第一種情況下（“dB”等于dBc），廠商用輸入功率 (A) 除以噪聲加失真功率 (N＋D) 來(lái)計(jì)算信噪比SINAD1。在第二種情況下（“dB”等于 dBFS），廠商推導(dǎo)信號(hào)功率至滿量程，在這種情況下導(dǎo)致最終的數(shù)值增加了 1dB（當(dāng)輸入為 －1dBFS 時(shí)）。因此，SINAD2 = SINAD1 + 1。第一家廠商的器件看起來(lái)似乎差了 1dB，但實(shí)際上與第二家廠商的器件是相同的。dBc 的值可以從 dBFS 值求得，只要加上輸入振幅（以 dBFS 為單位）：以 dBc 為單位的規(guī)范＝以 dBFS 為單位的規(guī)范＋以 dBFS 為單位的AIN。
當(dāng)我們比較以 dBc 規(guī)范表示的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器時(shí)，另一點(diǎn)值得注意的是輸入振幅也會(huì)因器件的不同而不同。很顯然，隨著輸入振幅的減小，信號(hào)值（在 dBc 規(guī)范中）也極可能變得很小（因?yàn)樾盘?hào)功率減小時(shí)一些噪聲底限的組成卻保持不變）。因此，為了使之比較有意義，兩個(gè)輸入振幅必須相等。只要將兩個(gè)輸入振幅的差異添加到由較小的輸入振幅獲得規(guī)范，就可以做出很好的推斷。
顯然由于大多數(shù)轉(zhuǎn)換器的規(guī)定信號(hào)都接近于滿量程，最后信號(hào)水平的差異（取決于所使用的單位）通常不會(huì)大于 2 dB。但是信號(hào)水平的差異不僅可以代表某些應(yīng)用相當(dāng)大的差異，而且還會(huì)影響最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)的增益甚至影響整個(gè)設(shè)計(jì)。
最終的問(wèn)題是如何分辨 ADC 產(chǎn)品說(shuō)明書中的 dB 是 dBc 規(guī)范還是 dBFS 規(guī)范。一個(gè)最簡(jiǎn)單的方法是直接詢問(wèn)廠商；如果行不通，設(shè)計(jì)人員可以查看產(chǎn)品說(shuō)明書的典型性能的曲線圖部分。廠商通常都會(huì)針對(duì) dBc 和 dBFS 規(guī)范給出不同的曲線圖，可以根據(jù)曲線圖的數(shù)值與產(chǎn)品說(shuō)明書中規(guī)定的數(shù)值進(jìn)行比較。
功耗規(guī)范
功耗是產(chǎn)品說(shuō)明書的另一個(gè)常見的差異點(diǎn)。TI 習(xí)慣上在產(chǎn)品說(shuō)明書的首頁(yè)列出典型工作狀態(tài)下轉(zhuǎn)換器的總功耗。這些狀態(tài)包括在最高采樣速率下的輸入差與低頻或直流的比較，以及在數(shù)字側(cè)每一引腳上施加 10-pF 的負(fù)載。當(dāng)然，TI 也開始分離內(nèi)核功耗（模擬，AVDD）與數(shù)字供電損耗（輸出 DVDD）。這主要是因?yàn)槠渌麖S商幾乎都只標(biāo)注了模擬功耗而不包括接口功耗。一些廠商在產(chǎn)品說(shuō)明書里列出了接口功耗，但是用戶必須注意一些測(cè)量條件，例如輸入頻率，每個(gè)引腳的輸出負(fù)載以及輸出電壓，這些都會(huì)顯著的影響測(cè)量值。
此外，還必須特別注意 ADC 可能有的特有模式。并不只是 TI 的產(chǎn)品說(shuō)明書存在這種情況，一些廠商的轉(zhuǎn)換器在模式 A 下進(jìn)行功耗測(cè)量并在產(chǎn)品說(shuō)明書中列出，但是其他動(dòng)態(tài)規(guī)范卻在模式 B 下給出。再例如，對(duì)于那些可承受較寬數(shù)字電源電壓的轉(zhuǎn)換器而言，產(chǎn)品說(shuō)明書在最高 DVDD 電壓下給出時(shí)序規(guī)范，但卻在最低 DVDD 電壓下給出功耗值。
評(píng)論