圖1. 網(wǎng)絡(luò)分析儀上的輸入Z/VWSR
高速ADC模擬輸入接口必須考慮的6個(gè)條件
發(fā)布時(shí)間:2021-04-20 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】采用高輸入頻率、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。ADC輸入接口設(shè)計(jì)有6個(gè)主要條件:輸入阻抗、輸入驅(qū)動(dòng)、帶寬、通帶平坦度、噪聲和失真??纯催@里羅列的這六個(gè)條件,你都了解嗎?
采用高輸入頻率、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。ADC輸入接口設(shè)計(jì)有6個(gè)主要條件:輸入阻抗、輸入驅(qū)動(dòng)、帶寬、通帶平坦度、噪聲和失真??纯催@里羅列的這六個(gè)條件,你都了解嗎?
輸入阻抗
輸入阻抗是設(shè)計(jì)的特征阻抗。ADC的內(nèi)部輸入阻抗取決于ADC架構(gòu)的類型,ADC供應(yīng)商會(huì)在數(shù)據(jù)手冊(cè)或產(chǎn)品頁面上提供這一數(shù)據(jù)。電壓駐波比(VWSR)與輸入阻抗密切相關(guān),衡量目標(biāo)帶寬內(nèi)反射到負(fù)載中的功率量。該參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)ADC滿量程輸入所需的輸入驅(qū)動(dòng)電平,因此很重要。當(dāng)源阻抗與負(fù)載阻抗相等時(shí),發(fā)生最大功率傳輸。
圖1. 網(wǎng)絡(luò)分析儀上的輸入Z/VWSR
圖1所示的例子為利用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)得的一個(gè)前端網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗和VSWR曲線。輸入阻抗是設(shè)計(jì)的特征阻抗。大多數(shù)情況下,它是50Ω,但特定設(shè)計(jì)可能需要不同的阻抗。
VSWR是一個(gè)無量綱參數(shù),反映的是在目標(biāo)帶寬內(nèi),有多少功率被反射到負(fù)載中。該參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)ADC滿量程輸入所需的輸入驅(qū)動(dòng)電平,因此很重要。注意,頻率越高,則將ADC輸入驅(qū)動(dòng)至滿量程所需的驅(qū)動(dòng)功率或增益越大。
輸入驅(qū)動(dòng)
輸入驅(qū)動(dòng)與帶寬特性相關(guān),可設(shè)置特定應(yīng)用所需的系統(tǒng)增益。輸入驅(qū)動(dòng)電平應(yīng)在前端設(shè)計(jì)開始之前確定,取決于所選的前端器件,如濾波器、變壓器和放大器等。
帶寬和通帶平坦度
帶寬是系統(tǒng)要使用的頻率范圍。通帶平坦度是指定帶寬內(nèi)的波動(dòng)量;引起波動(dòng)的原因可能是紋波效應(yīng),或者是巴特沃茲濾波器的慢速滾降特性。通帶平坦度通常小于1 dB,對(duì)于設(shè)置整體系統(tǒng)增益至關(guān)重要。
噪聲
信噪比(SNR)和失真要求對(duì)ADC的選擇有幫助,因而一般在設(shè)計(jì)早期確定。轉(zhuǎn)換器看到的噪聲量與其自己的噪聲量之比即為SNR。SNR與帶寬、信號(hào)質(zhì)量(抖動(dòng))和增益相關(guān)。提高增益也會(huì)提高與之相關(guān)的噪聲成分。
失真
失真由無雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)來衡量,SFDR指rms滿量程與峰值雜散頻譜成分的rms值之比。SFDR主要受兩個(gè)因素的控制。第一個(gè)因素是前端平衡質(zhì)量的線性度,它主要與二次諧波失真有關(guān)。第二個(gè)因素是所需的增益和輸入匹配。較高的增益要求會(huì)提高匹配難度。此外,高增益要求會(huì)壓縮ADC內(nèi)部器件的裕量,從而提高非線性度,而且由于有更多功率經(jīng)過外部無源器件,它們的非線性度也會(huì)提高。這種效應(yīng)一般被視為三次諧波。
圖2. 理想12位ADC的噪底,使用4096點(diǎn)FFT
圖2顯示了一個(gè)理想12位 ADC 的 4096 點(diǎn) FFT 的輸出以及一些基本運(yùn)算。理論SNR為74 dB。噪聲分布在整個(gè)奈奎斯特帶寬。FFT會(huì)增加處理增益,因?yàn)樗幚淼氖切?ldquo;倉”,小倉的寬度等于采樣頻率除以FFT點(diǎn)數(shù)。對(duì)于 4096 點(diǎn) FFT,處理增益為33 dB。這就像使模擬頻譜分析儀的帶寬變窄一樣。實(shí)際FFT噪底等于SNR加上處理增益,如圖2所示。
上述條件下的FFT噪底等于74 + 33 = 107 dBFS。在某些系統(tǒng)中,會(huì)對(duì)多個(gè)獨(dú)立FFT的結(jié)果求平均值,這不會(huì)降低FFT噪底,只是減小噪聲成分的幅度變化。
免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請(qǐng)電話或者郵箱聯(lián)系小編進(jìn)行侵刪。
特別推薦
- 克服碳化硅制造挑戰(zhàn),助力未來電力電子應(yīng)用
- 了解交流電壓的產(chǎn)生
- 單結(jié)晶體管符號(hào)和結(jié)構(gòu)
- 英飛凌推出用于汽車應(yīng)用識(shí)別和認(rèn)證的新型指紋傳感器IC
- Vishay推出負(fù)載電壓達(dá)100 V的業(yè)內(nèi)先進(jìn)的1 Form A固態(tài)繼電器
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
技術(shù)文章更多>>
- “扒開”超級(jí)電容的“外衣”,看看超級(jí)電容“超級(jí)”在哪兒
- DigiKey 誠邀各位參會(huì)者蒞臨SPS 2024?展會(huì)參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動(dòng)器如何選型,一文告訴您
- 貿(mào)澤電子新品推薦:2024年第三季度推出將近7000個(gè)新物料
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索