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高速ADC:防止前端冲突
作者:Joshua Israelsohn,EDN 技术编辑&nbs 发布时间:2007-10-27 08:10:49 来源: 繁体版
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末端应用中的趋势表明:OEM们仍在追求更高的速度和分辨率以及更低的失真、损耗及更小的尺寸和更低成本。但转换器设计者并没有为满足客户的这些需求开发出全新的架构,实际上也很少有设计者这么做。相反,现有架构的发展已经远远超出了其发明者的想象,继续在 IC 业的一个竞争非常激烈的领域中快速发展。
  趋势
  
这种发展一直是很迅速的。例如,在 EDN杂志的最近一次调查中,正在出售的最快速12比特转换器是Analog Devices公司的 AD9433(参考文献 1)。AD9433 运行速度是125MS/s,功率是1.25W,带宽是 750MHz。而在我们目前的调查中,至少有 5 家制造商已在提供速度范围在 125MS/s ~ 1GS/s的器件,分辨率与速度有关,为8比特~14比特。
  前次调查情况是,最快的转换器多数是建立在基于 SAR(逐次逼近寄存器)的架构或流水线架构上的。长期以来一直是大学研究课题的高速Δ-Σ结构,正开始填补SAR 在商用市场中留下的空白。
  随着厂商以迅猛的速度“争当第一”,产品推出的速度似乎正在加快。糟糕的是,在产品发布后的几个季度,厂商提供的只是一些初步的数据表。初步的数据表并非只有坏处。实际上,它们帮助 IC 制造商和早期采用产品的客户更快地开始合作。但是,有些数据表有多个修订版(有时多达 8 个以上),使人们在获得 IC 样品时,很难以无差错的方式来做设计。
  另一方面,与过去几年相比,制造商们时常玩的规格游戏不那么流行了,至少不那么明显了。多数数据表规定了最重要参数的最低和最高性能限度,有些是在 IC 的整个工作温度范围内规定这些限度。最低 ENOB(有效比特数)规格较常见,但仍然不普遍。缺乏规格时,你可以从最低 SINAD 直接计算 ENOB:
               公式
  转换器的交流特性对于中等速度的通信是个挑战,在射频时更是如此(见附文《单值悖论》)。如果你在高速转换器方面的知识并不丰富,就应该在转换器选择上多花些时间。速度和分辨率相似的转换器之间有很多微妙的差别,结果,数据表长度往往接近于公式
  其中L是长度,f 是时钟速率,m 是与厂商有关的变量。这一类别中,只有很少的器件有来自第二个来源的直接等价物。对于制造商而言,更常见的一个倾向是提供引脚兼容的“升级途径”,使你能够把某项设计迁移到更高的分辨率或时钟速率。
  随着基础技术和电路技术的成熟,以及高速转换器领域市场规模的扩大和竞争的加剧,主要制造商提供的规格变得更严格了。例如,关于数据表的一项简要研究表明:静态误差一般很小。最高 DNL(差分非线性)通常小于 1LSB。结果,制造商保证不丢失代码的分辨率一般等于铭牌上的分辨率,只有极少数例外。INL(积分非线性)通常也小于 1LSB,只在很少的器件中超过几个 LSB。静态性能很高,伴随而来的是交流性能很高,这是因为静态非线性和失真之间存在关系。因此,噪声主导着很多转换器的 ENOB。多数高速 ADC 的数据表显示的 SNR 和 SINAD(信号、噪声和失真)规格只相差十分之一或十分之几分贝。这种情况下,如果数据表没有规定最差情形下的 ENOB 或 SINAD,那么通过结合 SNR 和单独报告的失真信息,你也许能够合理地估算 SINAD。不过,如果你估算的分量包括典型值,尤其是当你的估算接近应用的最低要求时,就应格外小心了。
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