在開(kāi)始新設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要決定的參數(shù)是帶寬。帶寬將提供設(shè)計(jì)方向，并允許設(shè)計(jì)人員開(kāi)始創(chuàng)作成功之路。基本上有三種類(lèi)型的前端部可供選擇：基帶，帶通或超奈奎斯特（有時(shí)也被稱為窄帶和/或子采樣-基本上不使用的1個(gè)第一奈奎斯特區(qū)），和寬帶，如圖1所示。應(yīng)用程序確定應(yīng)該應(yīng)用哪個(gè)前端。

圖1.基帶與帶通與寬帶的關(guān)系，F(xiàn)SAMPLE = 200 MSPS。

基帶設(shè)計(jì)需要從直流（或低kHz或MHz區(qū)域）到轉(zhuǎn)換器奈奎斯特的帶寬。就相對(duì)帶寬而言，假設(shè)采樣速率為200 MSPS，這意味著大約100 MHz或更低。這些設(shè)計(jì)可以采用放大器或變壓器/巴倫。

帶通設(shè)計(jì)意味著轉(zhuǎn)換器帶寬的一小部分（即

寬帶設(shè)計(jì)通常是指那些需要它的設(shè)計(jì)。如轉(zhuǎn)換器所提供的帶寬一樣多，用戶將會(huì)像吸管一樣喝水！這些可能是最具挑戰(zhàn)性的前端設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鼈兙哂腥N最寬的帶寬。如果設(shè)計(jì)要求通帶上的0.1 dB平坦度，則更具挑戰(zhàn)性。這些應(yīng)用需要直流或低kHz / MHz區(qū)域至+ GHz區(qū)域。這些類(lèi)型的設(shè)計(jì)通常使用寬帶平衡 - 不平衡轉(zhuǎn)換器耦合到轉(zhuǎn)換器。

帶寬注意事項(xiàng)

術(shù)語(yǔ)“帶寬”在工程上大致松散，取決于應(yīng)用程序，它可能意味著某個(gè)設(shè)計(jì)者的觀點(diǎn)與另一個(gè)人的觀點(diǎn)完全不同。在本文中，轉(zhuǎn)換器的全部功率帶寬與轉(zhuǎn)換器的可用或采樣帶寬不同。全功率帶寬是轉(zhuǎn)換器準(zhǔn)確獲取信號(hào)以及內(nèi)部前端正確安置所需的帶寬。在大多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)換器的采樣帶寬目標(biāo)在大約兩個(gè)奈奎斯特區(qū)內(nèi)撥入。變頻器的特點(diǎn)通常在于其交流頻率規(guī)格。

設(shè)計(jì)人員選擇轉(zhuǎn)換器指定區(qū)域外的IF并不是一個(gè)好主意，因?yàn)榻涣餍阅芙Y(jié)果在系統(tǒng)中會(huì)有很大差異，盡管轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)手冊(cè)中列出的額定分辨率和性能，或者顯示的全功率帶寬要大得多（可能2×）比轉(zhuǎn)換器本身的采樣帶寬。示例帶寬是設(shè)計(jì)的核心。所有設(shè)計(jì)都應(yīng)避免使用部分或全部額定全功率帶寬的最高頻率部分 - 這樣做會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)性能（SNR / SFDR）下降。要確定高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣帶寬，請(qǐng)參考數(shù)據(jù)手冊(cè)或應(yīng)用支持，因?yàn)橛袝r(shí)不會(huì)特別給出示例帶寬。通常情況下，數(shù)據(jù)手冊(cè)已經(jīng)指定甚至列出了生產(chǎn)測(cè)試的頻率，以確保在轉(zhuǎn)換器的采樣帶寬內(nèi)提供性能。但是，需要詳細(xì)說(shuō)明和定義業(yè)界對(duì)這些帶寬術(shù)語(yǔ)的解釋。

了解轉(zhuǎn)換器帶寬和精度

所有ADC都具有建立時(shí)間不準(zhǔn)確性。請(qǐng)記住，轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部前端必須有足夠的帶寬（BW）來(lái)準(zhǔn)確采樣信號(hào)。否則，錯(cuò)誤的積累將會(huì)大于上述情況。通常，ADC的內(nèi)部前端必須在采樣時(shí)鐘周期（0.5 / f s，其中f s =采樣頻率）的半個(gè)周期內(nèi)穩(wěn)定下來(lái)，以提供準(zhǔn)確表示要采集的模擬信號(hào)的入界。因此，對(duì)于采用2.5 GSPS和滿量程輸入范圍（V FS）為1.3 V pp 的12位ADC采樣，可以通過(guò)以下瞬態(tài)等式開(kāi)始導(dǎo)出所需的全功率帶寬（FPBW）：

解決t：

用τ= 1 /（2×π×FPBW）代替一個(gè)時(shí)間常數(shù)，并求解FPBW：

令t = 0.5 / f s。這是抽樣周期為1 / f s的樣本需要的時(shí)間：

這將產(chǎn)生ADC內(nèi)部前端FPBW所需的最小帶寬。轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部前端需要這個(gè)帶寬量來(lái)穩(wěn)定在1 LSB以內(nèi)并適當(dāng)?shù)夭蓸幽M信號(hào)。它需要通過(guò)幾個(gè)時(shí)間常數(shù)才能達(dá)到這種類(lèi)型ADC的1 LSB精度，其中一個(gè)時(shí)間常數(shù)等于24 ps，或者：

要了解LSB大小的ADC滿量程范圍所需的時(shí)間常數(shù)數(shù)量，需要查找％滿量程誤差或V FSE。或者，1 LSB = V FS /（2N），其中N =比特?cái)?shù); 要么

請(qǐng)參見(jiàn)表1，其中顯示了不同分辨率轉(zhuǎn)換器與每個(gè)位的數(shù)量，LSB大小和V FSE的細(xì)分情況。

表1.轉(zhuǎn)換器分辨率細(xì)分

通過(guò)繪制歐拉數(shù)或eτ，可以開(kāi)發(fā)一個(gè)圖表，以便通過(guò)每個(gè)時(shí)間常數(shù)的通過(guò)來(lái)顯示相對(duì)誤差。在圖2中，可以發(fā)現(xiàn)，12位ADC示例需要8.4個(gè)時(shí)間常量才能在1 LSB內(nèi)適當(dāng)調(diào)整。

圖2.轉(zhuǎn)換器采樣精度與時(shí)間常數(shù)的關(guān)系：ADC需要的時(shí)間常數(shù)，以便在?LSB范圍內(nèi)精確求解。

該分析允許設(shè)計(jì)人員估算轉(zhuǎn)換器可以處理的最大模擬輸入頻率或采樣帶寬，并且仍然在1 LSB的誤差范圍內(nèi)穩(wěn)定下來(lái)。除此之外，ADC不能準(zhǔn)確表示信號(hào)。從而：

請(qǐng)記住，這代表了一種最佳情況，并且假設(shè)是針對(duì)單極模型ADC前端。并非所有的實(shí)用轉(zhuǎn)換器都是這樣的，但這是一個(gè)很好的起點(diǎn)。

例如，所描述的模型有效至多12位。然而，對(duì)于14位或16位以上的應(yīng)用，應(yīng)該使用二階模型，因?yàn)槲⒚畹挠绊懣赡苁狗€(wěn)定時(shí)間超出預(yù)測(cè)的一階模型。

作者：Rob Reeder

Rob Reeder是ADI公司在北卡羅萊納州格林斯伯勒的高速轉(zhuǎn)換器和射頻應(yīng)用部門(mén)的高級(jí)系統(tǒng)應(yīng)用工程師。他發(fā)表了大量關(guān)于轉(zhuǎn)換器接口，轉(zhuǎn)換器測(cè)試和模擬信號(hào)鏈設(shè)計(jì)的文章，以供各種應(yīng)用使用。之前，Rob曾擔(dān)任航空航天和國(guó)防部門(mén)的應(yīng)用工程師五年，主要負(fù)責(zé)各種雷達(dá)，電子戰(zhàn)和儀表應(yīng)用。此前他曾在高速轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品線中工作了九年。他之前的經(jīng)驗(yàn)還包括ADI Multichip Products Group的測(cè)試開(kāi)發(fā)和模擬設(shè)計(jì)工程，他在那里為空間，軍事和高可靠性應(yīng)用設(shè)計(jì)了五年的模擬信號(hào)鏈模塊。Rob獲得了他的MSEE和BSEE 來(lái)自伊利諾斯州DeKalb的北伊利諾伊大學(xué)，分別于1998年和1996年。當(dāng)羅布不是在深夜撰寫(xiě)論文或在實(shí)驗(yàn)室里寫(xiě)作電路時(shí)，他喜歡在健身房里閑逛，聽(tīng)techno音樂(lè)，從舊貨盤(pán)上建造家具。