基礎知識:什麼是交錯式ADC?
發布時間:2014-04-22 來源:Jonathan Harris 責任編輯:sherryyu
【導讀】隨著轉換器帶寬的增加,需在FPGA或ASIC中處理的數據量也變得非常龐大。必須找到一種有效的方法,處理來自轉換器的那麼多數據。交錯式ADC無疑是推動接口實現更高效率的因素之一,能為係統設計人員提供多種優勢。本文就為大家講講什麼是交錯式ADC?
在目前很多細分市場上,除了JESD204B標準定義外,還需多少額外帶寬?對於這個問題,更為複雜的答案始終圍繞著交錯式ADC展開。若ADC為交錯式,則兩個或兩個以上具有定義時鍾關係的ADC用來同步采樣輸入信號,並產生組合輸出信號,使得采樣帶寬為單個ADC帶寬的數倍。
交錯式ADC無疑是推動接口實現更高效率的因素之一,能為係統設計人員提供多種優勢。然而,隨著轉換器帶寬的增加,需在FPGA或ASIC中(zhong)處(chu)理(li)的(de)數(shu)據(ju)量(liang)也(ye)變(bian)得(de)非(fei)常(chang)龐(pang)大(da)。必(bi)須(xu)找(zhao)到(dao)一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)的(de)方(fang)法(fa),處(chu)理(li)來(lai)自(zi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)那(na)麼(me)多(duo)數(shu)據(ju)。若(ruo)采(cai)樣(yang)速(su)率(lv)達(da)到(dao)千(qian)兆(zhao)樣(yang)本(ben)級(ji)別(bie),那(na)麼(me)在(zai)轉(zhuan)換(huan)器(qi)中(zhong)繼(ji)續(xu)使(shi)用(yong)LVDS接口將是非常不實際的。因此,JESD204B是將大量數據從轉換器傳輸至FPGA或ASIC的有效途徑。
交錯式ADC具有十分廣闊的應用空間。在通信基礎設施中,存在著一種推動因素,使ADC的采樣速率不斷提高,以便在諸如DPD(數字預失真)等線性化技術中支持多頻段、多載波無線電,同時滿足更寬的帶寬要求。 在軍事和航空航天領域,采樣速率更高的ADC可讓多功能係統用於通信、電子監控和雷達等多種應用中。工業儀器儀表應用中始終需求采樣速率更高的ADC,以便精確測量速度更高的信號。
首先,工程師需要對交錯式ADC有一定的了解。利用m個ADC可讓有效采樣速率增加m倍。為簡便起見並易於理解,在本文中重點考察兩個ADC的情況。這種情況下,如果兩個ADC的每一個采樣速率均為fS且呈交錯式,則最終采樣速率為2fS。這兩個ADC必須具有時鍾相位關係,才能正確交錯。時鍾相位關係由等式1給出,其中:n是某個特定的ADC,m是ADC總數。

注意,如果已知時鍾相位關係,便可檢查樣本結構。圖1以圖形說明時鍾相位關係,以及兩個250MSPS交錯式ADC的樣本結構。

圖1 兩個交錯式250MSPS ADC – 基本原理圖
注意180°時鍾相位關係,以及樣本是如何交錯的。輸入波形也可由兩個ADC進行采樣。此時,采用經過2分頻的500MHz時鍾輸入,便可實現交錯。分頻器負責將所需的時鍾相位發送至每一個ADC。
此概念還可以另一種方式表達,如圖2所示。

圖2 兩個交錯式ADC – 時鍾與采樣
通過將這兩個250MSPS ADC以交錯方式組合,采樣速率便能增加至500MSPS。這樣可以使轉換器的奈奎斯特區從125MHz擴展到250MHz,從而工作時的可用帶寬倍增。工作帶寬的增加可以帶來很多好處。無線電係統可以增加其支持的頻段數;雷達係統可以增加空間分辨率;而測量設備可以具有更高的模擬輸入帶寬。
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