如何收斂高速ADC時序

更高速的 ADC 在轉(zhuǎn)換器輸出和接收機(jī)輸入之間有嚴(yán)格的時序要求；知道如何利用產(chǎn)品說明書數(shù)字來保證無錯誤數(shù)字傳輸。

最近幾年，高速、高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 變得疾速。在 2006 年，一款業(yè)界一流的 12-位轉(zhuǎn)換器才達(dá)到 250 兆采樣/秒 (MSPS)。而今天，這一速度已經(jīng)翻了一番，達(dá)到了 500 MSPS。14-位和 16-位精度的類似發(fā)展趨勢也日益明顯。這表明，在比特精度不變的條件下，ADC 速度正以幾乎每年翻一番的速度發(fā)展。采樣速率增長的結(jié)果是，收斂數(shù)字時序來確保您終端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整性正變得越來越重要。

要收斂時序，需在 ADC 和數(shù)字接收機(jī)產(chǎn)品說明書中找到建立時間 (tsu) 和保持時間 (th)。建立時間是接收機(jī)時鐘沿之前數(shù)據(jù)必須有效的時間，而保持時間是時鐘沿之后 ADC 數(shù)據(jù)必須有效的時間量（請參見參考文獻(xiàn)1）。ADC 的建立時間和保持時間加在一起便決定了時間數(shù)據(jù)是否有效。這樣，長建立時間和保持時間是 ADC 的一種理想狀態(tài)。

同樣，對于數(shù)字接收機(jī)來說，通過增加建立時間和保持時間，您可以獲得規(guī)定的數(shù)據(jù)有效時間。這種情況下，數(shù)值越小越好。要收斂時序，ADC數(shù)據(jù)有效時間應(yīng)該始終大于接收機(jī)的輸入要求數(shù)據(jù)有效時間。

通常情況下，ADC 產(chǎn)品說明書有兩套時序數(shù)：一套用于輸入時鐘；另一套用于輸出時鐘。要知道您的應(yīng)用使用哪一套，需考慮有多少 ADC 數(shù)字總線連接到您的數(shù)字接收機(jī)。不管您是什么樣的應(yīng)用，收斂時序時請始終使用最小值欄中的值，因?yàn)樗鼈兇順O端情況。

在一個 ADC 輸出總線和一個數(shù)字接收機(jī)的最簡單情況下，數(shù)字接收機(jī)的默認(rèn)時鐘連接會使用 ADC 時鐘輸出，有時稱作數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 (dataready) (DRY）。利用這種設(shè)計方法，您可以最大化 ADC 的建立和保持時間。使用參考輸出時鐘的產(chǎn)品說明書數(shù)值。

為什么？簡而言之，我們必須了解 ADC 內(nèi)部的輸出緩沖。ADC 輸出緩沖的時序隨半導(dǎo)體工藝、緩沖電壓電平和溫度的差異而不同。使用 ADC 的時鐘輸出時，工藝、電壓和溫度的差異等同地作用于 ADC 數(shù)字和時鐘輸出。這就避免了時鐘和數(shù)字輸出之間延遲的增加，從而最大化 ADC 建立時間和保持時間。

當(dāng)一個系統(tǒng)中出現(xiàn)多個 ADC 時，需考慮兩種截然不同的情況。第一種情況中，需考慮的狀態(tài)是：這些 ADC 均安裝在同一顆 IC 上，并且每條全數(shù)字輸出總線僅提供一個時鐘輸出。（例如，在 ADS62P45 設(shè)計里，TI 將兩個 ADC 集成到一顆 IC 中。）由于所有 ADC 通道都在同一顆 IC 上，因此工藝 、電壓和溫度處處都相同。這樣，對于最大 ADC 建立時間和保持時間來說，設(shè)計人員應(yīng)該在多個 ADC 數(shù)字總線中使用 ADC 的時鐘輸出來鎖閉；假設(shè)能夠以這種方式來配置接收機(jī)。這種情況與前面介紹的情況類似，您可以使用被稱為 ADC 產(chǎn)品說明書輸出時鐘的建立時間和保持時間。

另一種情況中，您有多個連接單時鐘接收機(jī)的 ADC IC，則您必須使用參考時鐘輸入的 ADC 時序數(shù)。即使您仍然在多個 ADC IC 輸出中使用 ADC 時鐘輸出來鎖閉，您也需要使用參考 ADC 時鐘輸入的時序數(shù)來收斂時序。至少，不同 IC 之間的半導(dǎo)體工藝會不同，從而帶來更大的延遲，并最小化 ADC 建立時間和保持時間。但是，如果您可以使用器件最小值收斂時序的話，那么您就可以保證接口比特誤差不會因時序而出現(xiàn)。