为数字世界寻求最佳“模拟拍档”

2009-02-22 17:27:05来源: EEWORLD 汤宏琳

  模拟与数字孰轻孰重?似乎注定永远没有答案。早在2000年,市场调查表明“每1美元微控制器将带来1.5美元的模拟产品销售额”。 如今在数字技术充斥的时代,模拟的地位更加凸显,相信其中ADC也发挥了不小的作用。

  顾名思义,ADC(Analog to digital Converter,即模数转换器)掌握着信号进入数字世界的要道,决定了系统的整体性能和精度,但事实是,现实世界的输入源往往带有种种不理想的阻抗,仅有ADC的世界还是远远不够的。

  因此,为ADC找到一个绝佳拍档,滤除各种不良影响,对整个系统是至关重要的,但模拟技术向来是需要精雕细琢的。

  ADC发展的瓶颈

  自七十年代中期以来,随着结构与工艺的不断突破,ADC的性能得到较大改善,其中包括:高转换速率、高分辨率、低失真以及开关电容输入结构、单电源工作等。一般而言,用来驱动现今高分辨率ADC的电源都是拥有数百欧姆或以上的AC或DC负载,为降低系统的整体干扰,因此,急需一个具有高输入阻抗(数百万欧姆)和低输出阻抗的放大器作为缓冲器和低通滤波器。

  一般而言,典型信号链的前端包括用来驱动ADC的放大器、RC滤波器、ADC和微控制器或数字信号处理器(DSP)。

  如果说ADC可能决定系统的性能或精度,那么其前端模拟电路对整个系统的性能则是至关重要的。而且,随着信号在电路板的布线和冗长电缆上传送,系统干扰会积聚在信号里,而一个差动ADC则会拒绝任何看来像共模电压的信号干扰。相比单端信号而言,差动信号可将ADC的动态范围增大一倍,同时还可提供更佳的谐波失真效能。

  假如已经确定一个差分ADC,驱动该系统模拟输入端的方案通常有两种:

  第一:高速度、高精度、低功耗的单端放大器解决方案。但是为了满足ADC的差分输入,一定要用多个放大器满足不同的设计要求,这样为了实现差分而引入了很多复杂的电路,增加了放大器的数量、占用了板级空间、同时衍生了放大器与电路匹配等诸多问题。所以对差分输入ADC驱动时,通常单端放大器是很难简单实现的。

  第二:差动放大器的解决方案,该方法在信号形式上满足了差分要求,但在噪声、功耗、供电形式、设计是否简单等方面,还有待权衡。设计人员在为特定的ADC 选择驱动放大器(或缓冲器)时,必须考虑阻抗匹配、电荷注入、噪声抑制、输出精度和输出驱动能力等诸多因素。

  因此,业界期望出现一种既可减少放大器的数量、节省板级空间、减少放大器与电路匹配问题,同时还能将功耗降至最低的方案。

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关键字:数字  模拟  差动  静态电流  动态范围  带宽

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2009/0222/article_1392.html
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