<meter id="pryje"><nav id="pryje"><delect id="pryje"></delect></nav></meter>
          <label id="pryje"></label>

          新聞中心

          EEPW首頁 > 模擬技術(shù) > 設(shè)計應(yīng)用 > 在PCB級采用時間交替超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器

          在PCB級采用時間交替超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器

          作者: 時間:2010-02-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          采用(ADC),以每秒數(shù)十億次的速度采集同步采樣模擬信號,對于設(shè)計工程師來說,這是一項(xiàng)極大的技術(shù)挑戰(zhàn),需要非常完善的混合信號電路。的根本目標(biāo)是通過增加轉(zhuǎn)換器,在不影響分辨率和動態(tài)性能的前提下使采樣頻率增倍。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/188355.htm


          本文探討的主要技術(shù)難點(diǎn),并提供切實(shí)可行的系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo),包括可解決上述問題的創(chuàng)新性元件功能和設(shè)計方法。本文還提供從7Gsps雙轉(zhuǎn)換器芯片“交替解決方案”測得的FFT結(jié)果。最后,文章還描述了實(shí)現(xiàn)高性能所需的應(yīng)用支持電路,包括時鐘源和驅(qū)動放大器。


          對更高采樣速度的需求不斷增加


          何時提高采樣頻率會更加有益,其中的原因又是什么呢?這個問題有多種答案。的采樣速度基本上直接決定了可以在一個采樣瞬間進(jìn)行數(shù)字化的瞬時帶寬。尼奎斯特和香農(nóng)采樣定理證明了最大可用采樣帶寬(BW)相當(dāng)于采樣頻率Fs的一半。


          3GSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)了在一次采樣期內(nèi)采集1.5GHz模擬信號頻譜。如果采樣速度翻倍,尼奎斯特帶寬也倍增至3GHz。通過時間交替實(shí)現(xiàn)采樣帶寬倍增對于很多應(yīng)用來說都是有益的。例如,無線電收發(fā)器架構(gòu)可以增加信息信號載波數(shù),從而增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出量。采樣頻率倍增還可以提高采用飛行時間(TOF)原理的LIDAR測量系統(tǒng)的分辨率。實(shí)際上,通過縮短有效采樣期可以降低飛行時間測量值的不確定性。


          數(shù)字示波器還需要高采樣頻率Fs/輸入頻率FIN比值,以準(zhǔn)確采集復(fù)合模擬或數(shù)字信號。要采集輸入頻率的諧波部分,就要求采樣頻率必須是輸入頻率(最大值)的倍數(shù)。例如,如果示波器采樣頻率不夠高,且更高階諧波位于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的尼奎斯特帶寬外,方形波將顯示為正弦形。


          圖1說明了示波器前端雙倍采樣頻率的益處。6GSPS采樣波形是采樣模擬輸入更準(zhǔn)確的表示形式。很多其他測試儀器系統(tǒng)(例如質(zhì)譜儀和伽馬射線望遠(yuǎn)鏡)依靠較高的過采樣/FIN進(jìn)行脈沖波形測量。

          圖1:以3GSPS和6GSPS采樣的247.77MHz信號的時域值圖。
          圖1:以3GSPS和6GSPS采樣的247.77MHz信號的時域值圖。


          增加采樣頻率還具有其他優(yōu)點(diǎn)。過采樣信號還實(shí)現(xiàn)了通過數(shù)字濾波在數(shù)字域改善增益的特點(diǎn)。實(shí)際上,模數(shù)轉(zhuǎn)換器噪聲底可在更大輸出帶寬上擴(kuò)散。倍增固定輸入帶寬的采樣率在動態(tài)范圍使噪聲改善了3dB。采樣頻率每倍增一次,將為動態(tài)范圍提供一個附加3dB。


          時間交替技術(shù)的難點(diǎn)


          時間交替的主要難點(diǎn)是通道間采樣時鐘邊沿的精確校準(zhǔn)和IC間固有變化的補(bǔ)償。精確匹配各單獨(dú)模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器間的增益、偏移和時鐘相位是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn),主要因?yàn)檫@些參數(shù)都取決于頻率。除非能夠?qū)崿F(xiàn)這些參數(shù)的精確匹配,否則動態(tài)性能和分辨率將會降低。圖2顯示了三個主要誤差源。

          圖2:交替模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的增益、偏移和時間誤差。
          圖2:交替模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的增益、偏移和時間誤差。

          采樣時鐘相位調(diào)整


          通常,雙通道交替轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)需要模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入采樣時鐘的時間移動1/2個時鐘周期。但是,ADC083000結(jié)構(gòu)使用芯片內(nèi)交替,其時鐘頻率等于采樣率的一半,即3GSPS的時鐘頻率為1.5GHz。因此,對于采用兩個ADC083000的雙通道系統(tǒng),模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入采樣時鐘邊沿必須移動1/4個時鐘周期或錯開90(。即1.5GHz時鐘對應(yīng)于166.67ps。


          可以相對準(zhǔn)確地計算出對應(yīng)1/4時鐘周期相移的時鐘信號走線長度。對于FR4印刷電路板材料,信號以20cm/ns(即50ps為1cm)的速度傳播。例如,如果傳輸?shù)揭粋€模數(shù)轉(zhuǎn)換器的時鐘走線比另一個長3cm,這將產(chǎn)生150ps的相移。難點(diǎn)在于精確符合附加的16.67ps時移。


          ADC083000具有集成的時鐘相位調(diào)整功能,使用戶可以向輸入采樣時鐘添加延時,以相對于另一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣時鐘實(shí)現(xiàn)相移??梢酝ㄟ^SPI總線,采用兩個內(nèi)部寄存器手動調(diào)整模數(shù)轉(zhuǎn)換器的時鐘相位。只能沿一個方向?qū)崿F(xiàn)相移,增加延時。設(shè)計工程師應(yīng)確定兩個分立模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的位置,確定哪一個“在前”并調(diào)整其相位,使其采樣邊沿與另一模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣邊沿呈90o,從而可實(shí)現(xiàn)亞皮秒調(diào)整分辨率。

          通道間增益和偏移匹配


          在雙轉(zhuǎn)換器交替系統(tǒng)中,通道增益失配產(chǎn)生的誤差電壓會導(dǎo)致Fs/2-FIN和Fs/4±FIN發(fā)生圖像雜散信號(假設(shè)輸入信號在第一尼奎斯特頻帶內(nèi))。8位轉(zhuǎn)換器具有28或256個編碼。假設(shè)轉(zhuǎn)換器全輸入范圍為Vp-p,,LSB大小等于1V/256=3.9mV。我們可以得出1/2LSB精確度需要的增益匹配為0.2%。


          ADC083000的輸入全范圍電壓或增益可以使用9位數(shù)據(jù)分辨值進(jìn)行線性且單調(diào)的調(diào)整。調(diào)整范圍是標(biāo)稱700mVp-p差分值的±20%,或560mVp-p至840mVp-p。


          上一頁 1 2 3 下一頁

          評論


          相關(guān)推薦

          技術(shù)專區(qū)

          關(guān)閉
          看屁屁www成人影院,亚洲人妻成人图片,亚洲精品成人午夜在线,日韩在线 欧美成人 (function(){ var bp = document.createElement('script'); var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0]; if (curProtocol === 'https') { bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js'; } else { bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js'; } var s = document.getElementsByTagName("script")[0]; s.parentNode.insertBefore(bp, s); })();