正確理解和比較高速ADC的產(chǎn)品說明書
和一個產(chǎn)品的任何其他方面一樣,產(chǎn)品說明書也可以得到不斷的改進(jìn),廠商正努力地詳細(xì)闡明產(chǎn)品說明書1。然而,市場上已經(jīng)遺留了許多產(chǎn)品/產(chǎn)品說明書版本,對新版本或者更早的版本來說,不同標(biāo)準(zhǔn)的采用也取決于不同的因素。即使有一些特定的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)公開發(fā)表(如參考書目 2 所提到的),標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一仍然是遙遙無期。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/161857.htm本文的目的就在于突出不同廠商或同一廠商在為不同的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 撰寫產(chǎn)品說明書時所采用的標(biāo)準(zhǔn)之間的差異。表 1 是選擇正確器件時可以使用的速查表。
規(guī)范 | 需要考慮的事項 |
功耗 | 在相同條件使用時,確保包括輸出電源,并且該電源符合規(guī)定。 |
輸入時鐘放大器 | 如果您想對高輸入頻率進(jìn)行采樣,請查詢差動時鐘輸入和輸入時鐘放大器。 |
SNR、SINAD、 SFDR、THD | 要注意 dB 的單位,它們可能是指 dBc 或 dBFS。 |
輸出時序 | 確保輸出時序規(guī)定正確,且具有足夠的窗口來采集數(shù)據(jù)。 一些器件提供了一個具有更佳時序窗口的輸出時鐘,以實現(xiàn)更輕松的接口。 |
輸入帶寬 | 沒有必要確保器件性能要達(dá)到規(guī)定的頻率。 |
總體規(guī)范 |
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dB、dBc 與 dBFS 的比較
評估高速 ADC 產(chǎn)品說明書所示性能的一個主要標(biāo)準(zhǔn)是動態(tài)特性或諸如 SNR, SINAD、THD 以及 SFDR 的交流可調(diào)規(guī)范。例如,假設(shè) SINAD(也稱為 SNDR 或 SNRD)為信噪比,即信號功率與其他頻段功率(失真與噪聲)總和的比值。通常,把這個比值轉(zhuǎn)換成對數(shù)值并以 dB 表示。
產(chǎn)品說明書間最大的差異在于單位的選擇,特別應(yīng)用于選擇信號功率的標(biāo)準(zhǔn)。撇開導(dǎo)致這種差異的細(xì)節(jié),我們來看一下信號功率完全可以用于測量的信號功率3,或者可以是類似滿量程的信號的外推功率。為了避免混淆,TI 將第一種情況下的單位記作 dBc(dB 與載波的比),將第二種情況記作 dB(用于較早的產(chǎn)品說明書)或 dBFS(dB 與滿量程的比,用于最新的產(chǎn)品說明書)。雖然兩者之間沒有主次之分,并且下文將說明它們之間可以彼此推導(dǎo),但是當(dāng)廠商只以“dB”為單位進(jìn)行說明的時候還是會產(chǎn)生混淆。在 TI 的兩家競爭對手撰寫的產(chǎn)品說明書中,“dB”等于 dBc,而在第三家競爭對手撰寫的產(chǎn)品說明書中,“dB”等于 dBFS。
什么因素會影響最終的比較結(jié)果呢?假設(shè)以-1 dBFS 的輸入振幅測量來自不同廠商的兩個轉(zhuǎn)換器。這就意味著在測試期間,輸入值是在滿量程以下 1dB 的正弦曲線,換句話說,振幅 (A) 約為 ADC 滿動態(tài)量程的 90%。再假設(shè)兩個轉(zhuǎn)換器性能相同,因此具有相同的噪聲與失真功率。在第一種情況下(“dB”等于dBc),廠商用輸入功率 (A) 除以噪聲加失真功率 (N+D) 來計算信噪比SINAD1。在第二種情況下(“dB”等于 dBFS),廠商推導(dǎo)信號功率至滿量程,在這種情況下導(dǎo)致最終的數(shù)值增加了 1dB(當(dāng)輸入為 -1dBFS 時)。因此,SINAD2 = SINAD1 + 1。第一家廠商的器件看起來似乎差了 1dB,但實際上與第二家廠商的器件是相同的。dBc 的值可以從 dBFS 值求得,只要加上輸入振幅(以 dBFS 為單位):以 dBc 為單位的規(guī)范=以 dBFS 為單位的規(guī)范+以 dBFS 為單位的AIN。
當(dāng)我們比較以 dBc 規(guī)范表示的兩個轉(zhuǎn)換器時,另一點值得注意的是輸入振幅也會因器件的不同而不同。很顯然,隨著輸入振幅的減小,信號值(在 dBc 規(guī)范中)也極可能變得很?。ㄒ驗樾盘柟β蕼p小時一些噪聲底限的組成卻保持不變)。因此,為了使之比較有意義,兩個輸入振幅必須相等。只要將兩個輸入振幅的差異添加到由較小的輸入振幅獲得規(guī)范,就可以做出很好的推斷。
顯然由于大多數(shù)轉(zhuǎn)換器的規(guī)定信號都接近于滿量程,最后信號水平的差異(取決于所使用的單位)通常不會大于 2 dB。但是信號水平的差異不僅可以代表某些應(yīng)用相當(dāng)大的差異,而且還會影響最終產(chǎn)品設(shè)計的增益甚至影響整個設(shè)計。
最終的問題是如何分辨 ADC 產(chǎn)品說明書中的 dB 是 dBc 規(guī)范還是 dBFS 規(guī)范。一個最簡單的方法是直接詢問廠商;如果行不通,設(shè)計人員可以查看產(chǎn)品說明書的典型性能的曲線圖部分。廠商通常都會針對 dBc 和 dBFS 規(guī)范給出不同的曲線圖,可以根據(jù)曲線圖的數(shù)值與產(chǎn)品說明書中規(guī)定的數(shù)值進(jìn)行比較。
功耗規(guī)范
功耗是產(chǎn)品說明書的另一個常見的差異點。TI 習(xí)慣上在產(chǎn)品說明書的首頁列出典型工作狀態(tài)下轉(zhuǎn)換器的總功耗。這些狀態(tài)包括在最高采樣速率下的輸入差與低頻或直流的比較,以及在數(shù)字側(cè)每一引腳上施加 10-pF 的負(fù)載。當(dāng)然,TI 也開始分離內(nèi)核功耗(模擬,AVDD)與數(shù)字供電損耗(輸出 DVDD)。這主要是因為其他廠商幾乎都只標(biāo)注了模擬功耗而不包括接口功耗。一些廠商在產(chǎn)品說明書里列出了接口功耗,但是用戶必須注意一些測量條件,例如輸入頻率,每個引腳的輸出負(fù)載以及輸出電壓,這些都會顯著的影響測量值。
此外,還必須特別注意 ADC 可能有的特有模式。并不只是 TI 的產(chǎn)品說明書存在這種情況,一些廠商的轉(zhuǎn)換器在模式 A 下進(jìn)行功耗測量并在產(chǎn)品說明書中列出,但是其他動態(tài)規(guī)范卻在模式 B 下給出。再例如,對于那些可承受較寬數(shù)字電源電壓的轉(zhuǎn)換器而言,產(chǎn)品說明書在最高 DVDD 電壓下給出時序規(guī)范,但卻在最低 DVDD 電壓下給出功耗值。
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