杜绝高速转换器带宽条款

有许多以转换器的带宽为中心的混淆规范。我应该使用什么带宽条款来为我的下一个设计选择合适的转换器?

当开始一个新的设计时,首先需要确定的参数是带宽。带宽将提供设计方向,并允许设计人员开始创作成功之路。基本上有三种类型的前端部可供选择:基带,带通或超奈奎斯特(有时也被称为窄带和/或子采样-基本上不使用的1个第一奈奎斯特区),和宽带,如图1所示。应用程序确定应该应用哪个前端。

基带与带通与宽带,FSAMPLE = 200 MSPS。

图1.基带与带通与宽带,FSAMPLE = 200 MSPS。

基带设计需要从直流(或低kHz或MHz区域)到转换器奈奎斯特(Nyquist)的带宽。就相对带宽而言,假设采样速率为200 MSPS,这意味着大约100 MHz或更低。像这样的设计可以使用放大器或变压器/巴伦。

带通设计意味着转换器带宽的一小部分(即

宽带设计通常是指那些需要它的设计。转换器将提供的带宽尽可能多,用户就会像喝水一样喝水!这些可能是最具挑战性的前端设计,因为它们具有最宽的三个带宽。更具挑战性的是,如果设计要求通带上的0.1 dB平坦度。这些应用需要直流或低kHz / MHz区域到+ GHz区域。这些类型的设计通常使用宽带平衡 - 不平衡转换器耦合到转换器。

带宽说明

带宽这个术语在工程上是松散的,根据应用的不同,它可能意味着一个设计者的观点与另一个的完全不同。在这篇文章中,转换器的全功率带宽不同于转换器的可用或采样带宽。全功率带宽是指转换器准确获取信号所需的带宽,并使内部前端正确地处理。在大多数情况下,转换器的采样带宽目标是在大约两个奈奎斯特区内拨入的。转换器通常也是以这种交流频率规格来表征的。

设计人员选择转换器指定区域以外的IF是不好的,因为交流性能结果在系统中会有很大的差异,尽管转换器的数据手册中列出的额定分辨率和性能,或者显示的全功率带宽要大得多(可能2×)比转换器本身的采样带宽。示例带宽是设计的核心。所有设计都应避免使用部分或全部额定全功率带宽的最高频率部分 - 因此,要求在动态性能(SNR / SFDR)下降额。要确定高速模数转换器的采样带宽,请参考数据手册或应用程序支持,因为有时不特别给出采样带宽。通常情况下,数据手册已经指定甚至列出了生产测试的频率,保证在转换器的采样带宽范围内提供性能。但是,需要详细说明和定义业界对这些带宽条款的解释。

了解转换器的带宽和精度

所有的ADC都有一个稳定时间的不准确性。请记住,转换器的内部前端必须有足够的带宽(BW)来准确采样信号。否则,错误的累积将会大于上面所描述的。通常,ADC的内部前端必须在采样时钟周期(0.5 / f s,其中f s =采样频率)的半个周期内稳定下来,以提供要获取的模拟信号的入界精确表示。因此,对于2.5 GSPS的12位ADC采样和1.3 V pp的满量程输入范围(V FS),可以通过以下瞬态方程式来获得所需的全功率带宽(FPBW):

杜绝高速转换器带宽条款

解决t:

杜绝高速转换器带宽条款

在τ= 1 /(2×π×FPBW)中代入一个时间常数,求解FPBW:

杜绝高速转换器带宽条款

令t = 0.5 / f s。即所需的样品沉降,其中所述采样周期为1的时间/ F 小号:

杜绝高速转换器带宽条款

这将产生ADC内部前端FPBW所需的最小带宽。转换器的内部前端需要这个带宽量来稳定在1 LSB以内,并适当地采样模拟信号。这将需要几个时间常数的通过来满足这种类型的ADC的1 LSB的精度,其中一个时间常数等于24 ps,或者:

杜绝高速转换器带宽条款

要了解LSB大小的ADC满量程范围所需的时间常数数量,需要查找%满量程误差或V FSE。或者,1 LSB = V FS /(2N),其中N =比特数; 要么

杜绝高速转换器带宽条款

请参阅表1,其中显示了不同分辨率转换器与位数,LSB大小以及每个FSE的V FSE的细分情况。

表1.转换器分辨率细分

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