最后，還必須注意轉(zhuǎn)換器對(duì)功率的貢獻(xiàn)。一些轉(zhuǎn)換器可能以丟失內(nèi)部信息為代價(jià)來(lái)節(jié)省功率損耗，例如接受差動(dòng)時(shí)鐘（為了實(shí)現(xiàn)更低的噪聲/抖動(dòng)）所需要的參考電壓或時(shí)鐘放大器、諸如 PECL 或 LVDS 的小擺幅時(shí)鐘電平，或者截平濾波時(shí)鐘（正弦曲線）。這個(gè)問(wèn)題將在下文進(jìn)一步闡述。

時(shí)鐘信號(hào)

為了獲得最佳的 ADC 性能4，時(shí)鐘信號(hào)是最令人擔(dān)心的問(wèn)題。雖然所有的 ADC 都有一個(gè)時(shí)鐘輸入端，但其中一些要比另一些更容易使用。最關(guān)鍵的問(wèn)題是時(shí)鐘抖動(dòng)、占空比以及必須的時(shí)鐘電平，當(dāng)用高輸入頻率進(jìn)行采樣時(shí)，能夠大體上獲得較好的性能參數(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)低抖動(dòng)，用戶通常使用帶通濾波器過(guò)濾時(shí)鐘信號(hào)來(lái)達(dá)到該目的。這還將產(chǎn)生 50% 的占空比，接近于許多 ADC 的最佳條件。不過(guò)，由于該濾波器的插入損耗時(shí)鐘信號(hào)振幅將受到影響，且時(shí)鐘信號(hào)將變成正弦曲線而不是方波。為了接收高質(zhì)量的時(shí)鐘信號(hào)，TI 和其他一些廠商在 ADC 的輸入端添加了時(shí)鐘放大器。它的作用是將正弦曲線修正成方波并為內(nèi)部電路的時(shí)鐘循環(huán)提供所需的增益。此外，時(shí)鐘放大器還提供了差動(dòng)接口，能夠減小時(shí)鐘信號(hào)線路中噪聲耦合的影響，從而減小抖動(dòng)。當(dāng)然，這是以增加 ADC 的功耗為代價(jià)的。

然而，一些 ADC 可能還需要 CMOS 電平的方波時(shí)鐘信號(hào)。這類(lèi) ADC 的輸入必須是單端口的，而且能夠抑制外部噪聲源與時(shí)鐘路徑耦合。大部分此類(lèi) ADC 是為了對(duì)低輸入頻率（50 MHz 以下）進(jìn)行采樣并且能夠獲得很好的性能。醫(yī)學(xué)超聲波就是此類(lèi) ADC 的一種典型應(yīng)用。不過(guò)，用戶在更高的輸入頻率（例如通訊應(yīng)用中）下為了獲得高信噪比（大于 60s），就需要提供外部元件來(lái)使時(shí)鐘信號(hào)變成方波，并有效地增大功率與電路板面積。即使有了這些外部元件，用戶仍然必須考慮單端接口，而且最終的設(shè)計(jì)很可能不能獲得 ADC 采用內(nèi)部時(shí)鐘放大器時(shí)所能達(dá)到的最優(yōu)性能。

為了提供一致的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，TI 在相同時(shí)鐘條件下的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中使用了相同的圖表與性能參數(shù)。對(duì)于具有差動(dòng)輸入時(shí)鐘信號(hào)的器件而言，通常采用正弦曲線，雖然它并不是 ADC 的最佳條件（由于時(shí)鐘邊緣壓擺率的限制）。為了涵蓋轉(zhuǎn)換器所有可能的應(yīng)用情況，TI 開(kāi)始在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中引入了 3D 等高線圖表（請(qǐng)參見(jiàn)圖 1），這就允許用戶可以得到在給定輸入與采樣頻率下的典型性能。我們知道，輸入時(shí)鐘信號(hào)的所有條件在試驗(yàn)時(shí)都是保持不變的，除非改變采樣頻率。這意味著如果使用正弦波時(shí)鐘信號(hào)，減小采樣頻率將會(huì)使時(shí)鐘邊緣變慢，從而加劇實(shí)際的抖動(dòng)。這是每個(gè) ADC 普遍存在的現(xiàn)象，4但是 TI 設(shè)計(jì)的 ADC 能夠盡可能地將抖動(dòng)最小化。雖然這是最壞的情況，而且減小抖動(dòng)的技術(shù)有很多種，但是在實(shí)驗(yàn)中改變時(shí)鐘條件是不公平的；同樣的，如果保持時(shí)鐘條件不變，那么信噪比 SNR 將隨著抖動(dòng)的增加而降低。用戶必須要知道，如果沒(méi)有時(shí)鐘放大器，性能的降低可能更多。此外，用戶還必須要清楚如果能夠提供一個(gè)抖動(dòng)很小的方波時(shí)鐘信號(hào)，那么 ADC 的性能就會(huì)有很大的提高。

圖 1 SNR 與輸入和采樣頻率5的曲線關(guān)系

輸出時(shí)序

為了捕捉傳輸?shù)?FPGA、ASIC、DDC 或其他跟隨 ADC 的邏輯器件的輸出數(shù)據(jù)，用戶必須要知道輸出數(shù)據(jù)的窗口是穩(wěn)定的。不過(guò)，重點(diǎn)是大多數(shù)廠商均致力于提供一致且完善的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)限制。這是因?yàn)橛糜谏a(chǎn)的最終測(cè)試結(jié)果受一些因素的影響，例如自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的精度、不能直接訪問(wèn)輸出端（數(shù)據(jù)正在緩沖中）、很難像產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)一樣設(shè)置相同的條件（例如數(shù)字負(fù)載）等等。為了克服這些局限性，TI 通過(guò)設(shè)計(jì)與特征化（即用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)設(shè)置這些參數(shù)），當(dāng)生產(chǎn)中不對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試時(shí)，這能促使我們?cè)O(shè)置更寬的防護(hù)頻帶。而如果將相同的限制條件用于其他廠商的話，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致不完善或不精確的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。

設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)沒(méi)有任何質(zhì)保書(shū)的器件、有質(zhì)保書(shū)但是條件不切實(shí)際的器件（例如 0-pF 負(fù)載）、沒(méi)有明確用于捕獲數(shù)據(jù)所需的參數(shù)的器件（例如，給出了建立時(shí)間但沒(méi)有給出保持時(shí)間）、沒(méi)有說(shuō)明規(guī)范所使用的 VOH 和 VOL電平的器件（例如，給出從 50% 到 50% 的信息，但是要推導(dǎo)出 VIH/VIL 邏輯電平卻很麻煩)、或者沒(méi)有說(shuō)明對(duì)整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)詳細(xì)參數(shù)的器件進(jìn)行明確的詢問(wèn)。

此外，為了改進(jìn)數(shù)據(jù)捕獲窗口，TI 與其他廠商均提供了一款輸出時(shí)鐘，與輸入時(shí)鐘相比該時(shí)鐘能夠更好地跟蹤輸出數(shù)據(jù)。使用輸出時(shí)鐘可以減小應(yīng)用中的時(shí)序局限。

最后，請(qǐng)注意，建立與保持時(shí)間的定義和門(mén)電路建立與保持時(shí)間的對(duì)應(yīng)部分相同。在門(mén)電路中，建立時(shí)間表示數(shù)據(jù)在門(mén)電路輸入端準(zhǔn)備好的時(shí)間比時(shí)鐘邊緣閉鎖它的時(shí)間提前了多少。時(shí)間提前得越多，使用該閉鎖門(mén)電路就越困難。在 ADC 中，建立時(shí)間表示數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)間比輸入或輸出 ADC 時(shí)鐘邊緣提前了多少。建立時(shí)間越長(zhǎng)，捕獲數(shù)據(jù)就越容易。這些規(guī)則在保持時(shí)間上也同樣適用。

過(guò)程增益

與 SNR 的兩個(gè)參數(shù)相比較，用戶必須考慮到 ADC 的采樣速率。信噪比可通過(guò)對(duì)收斂于奈奎斯特曲線的總體噪聲底限進(jìn)行積分得到。當(dāng)然，用戶的信號(hào)只會(huì)占據(jù)一些帶寬；只有在這個(gè)帶寬上的噪聲才會(huì)影響到信號(hào)，而其他噪聲可由數(shù)字濾波器濾除。對(duì)于相同的 SNR 而言，采樣速率高的 ADC 噪聲底限比較低。例如，一個(gè) 200kHz 帶寬，信噪比為 90-dBFS 的 ∑ 型 ADC 的性能在理論上比產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的信噪比為 75-dBFS、100 MSPS 的 14 位 ADC—— ADS5424 要好。當(dāng)然，如果在使用 ADS5424 對(duì) 200-kHz 帶寬進(jìn)行采樣之后（明顯超過(guò) 100 MSPS 的采樣率），我們采用數(shù)字濾波來(lái)濾除帶寬外的噪聲（從 200 kHz 直到 50 MHz），ADS5424 的等效信噪比在這一帶寬上為：

SNR200 kHz = 75 + 10×log10(50×106/200×103) = 99 dBFS >> 90 dBFS。

ADS5424 的信噪比將明顯優(yōu)于 ∑ 型 ADC（為了示例，假設(shè)噪聲在奈奎斯特曲線上均勻分布，也就是說(shuō)沒(méi)有明顯的閃爍噪聲影響）。前述方程式的第二項(xiàng)稱(chēng)為過(guò)程增益。隨著過(guò)采樣比的增加，用戶在相同信噪比每增加采樣率一倍，噪聲底限就會(huì)降低 3 dB。換言之，相關(guān)頻帶上的等效精度將增加 0.5 比特。