高速雙通道采樣芯片AT84AD001B及其應(yīng)用
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1 AT84AD001B的特點(diǎn)
AT84AD001B是一種Flash型ADC，其采樣速率最高可達(dá)1GSPS，在交錯(cuò)模式下最高可達(dá)2GSPS。該芯片的主要特點(diǎn)有：支持單路或MUX1：2模式輸出。輸入信號(hào)為峰峰值小于或等于500 mV的差分信號(hào)：輸出數(shù)字信號(hào)為LVDS電平方式，且可以通過三線串口配置為二進(jìn)制式或格雷碼式：輸人時(shí)鐘可以為單端或差分PECL／LVDS方式，串聯(lián)匹配電阻為50歐姆；需要提供的電源有3.3 V模擬電源，3.3 V數(shù)字電源，及2.25V的輸出驅(qū)動(dòng)電源：封裝形式為LQFP144。滿功率輸入帶寬為1.5 GHz(-3 dB)；有很高的信噪比，在1GSPS時(shí)誤碼率僅為10-13；支持三線串口，可對工作方式進(jìn)行配置。相比于其他ADC芯片，AT84AD001B的功耗更低。每一通道的功耗為0.7W，在休眠模式下功耗可低至120 mW。
2 Flash型ADC的工作原理
AT84AD001B采用Flash型ADC結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
由于Flash ADC只需一次轉(zhuǎn)換即可得出數(shù)據(jù)，且比較器是同時(shí)工作的，因此模數(shù)轉(zhuǎn)換的速度取決于一級(jí)比較器的延遲時(shí)間以及編碼器和輔助電路中邏輯門的延遲時(shí)間，其速度極快。
Flash ADC由分壓電阻網(wǎng)絡(luò)、電壓比較器陣列、譯碼邏輯單元和輸出鎖存器組成。這一種Flash ADC采用大量的比較器和電阻，對于N位分辨率的Flash ADC，其轉(zhuǎn)換器包含2N個(gè)電阻和2N-1個(gè)電壓比較器。參考電壓VREF首先被分為2N階，即VREF／2N，2VREF／2N，3VREF／2N，……(2N-1)VREF／2N，接著將這2N階參考電壓分別加到這些電壓比較器的參考端，并將模擬輸入電壓加到所有電壓比較器的輸入端。然后由比較器對這兩端的電壓進(jìn)行比較。將輸入端電壓高于參考電壓的比較器輸出為1，否則輸出為0。這2N-1個(gè)比較器的輸出連同0電勢輸出再經(jīng)過譯碼邏輯便可獲得N位二進(jìn)制數(shù)，最后經(jīng)輸出鎖存器保存在輸出端。Flash ADC的采樣時(shí)序控制由采樣時(shí)鐘來完成。
3 AT84AD001B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
AT84AD001B中集成了兩路(I和Q)獨(dú)立的ADC轉(zhuǎn)換器，且具有8bit轉(zhuǎn)換精度，每個(gè)通道具有1GSPS的采樣率，在交錯(cuò)模式下兩路ADC并行采樣可以達(dá)到2 GSPS的采樣率。AT84AD001B內(nèi)部集成了1：1和1：2的數(shù)據(jù)多路分離器(DMUX)和LVDS輸出緩沖器，可以降低輸出數(shù)據(jù)率，也可以方便地與多種類型的高速FPGA直接相連，以實(shí)現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)緩存及處理。AT84AD001B內(nèi)部還集成了時(shí)鐘選擇器，可以根據(jù)具體需要方便的選擇單路時(shí)鐘或雙路時(shí)鐘來控制采樣。AT84AD001B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。
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