新型流水线实现高速低功耗ADC的原理及方法

2012-09-26 17:02:47来源: 互联网

1 MAX1200的特点功能

  新型ADC正在朝着低功耗、高速、高分辨率的方向发展,新型流水线结构正是实现高速低功耗ADC的有效方法。而MAX1200则是采用这一新技术的高速、高精度、低功耗ADC的代表。

  MAX1200是一种16位、采样率可达1Msps的单片集成模数转换器,其内部的CMOS积分电路采用全差分多级流水线结构,它具有快速的数字误差校正和自校准功能,能保证在全采样率时具有16位的线性度和91dB的非杂散动态范围(SFDR),以及良好的信噪比(SNR)和谐波失真(THD)特性。MAX1200主要应用于高分辨率图象系统、扫描仪、数字通讯、检测仪表和数据接收等领域;其主要技术特点如下:

  ●采用单电源+5V供电;

  ●采用±VREF差分输入,正向参考电压RFPF由外部+4.906V电压基准提供,负向参考电压RFNF接至模拟地;

  ●在输入信号为100kHz时,其信噪比为87dB;

  ●在输入信号为100kHz时的非杂散动态范围为91dB;

  ●在1Msps速率和+5V供电时,其器件功耗为273mW;

  ●具有±0.5LSB的差分非线性误差;

  ●采用三态、二进制补码输出;

  ●具有快速、可控自校准功能;

  ●采用44脚MQFP封装,表1为其功能说明。

  2 工作原理

  流水线型(pipeline)ADC又称为子区式ADC,它由级联的若干级电路组成,每一级包括一个采样/保持放大器、一个低分辨率的ADC和DAC以及一个求和电路,其中求和电路还包括可提供增益的级间放大器。其快速精确的n位转换器是由分为两段以上的子区(流水线)来完成。每级电路的采样/保持器对输入信号取样后先由一个m位分辨率的粗A/D转换器来对输入进行量化,接着用一个至少n位精度的乘积型数模转换器(MDAC)来产生一个对应于量化结果的模拟电平并送至求和电路,然后由求和电路从输入信号中减掉此模拟电平,并将差值精确放大到某一固定增益后送交下一级电路进行处理。经过这样各级的处理后,再由一个较高精度的K位细A/D转换器对残余信号进行转换。最后将上述各级粗、细A/D的输出组合起来以构成高精度的n位输出。应当注意的是:这些操作必须满足以下不等式以便纠正重叠错误:

  l m+k>n

  其中,l为级数,m为各级中ADC的粗分辨率,k为精细ADC的细分辨率,而n则是流水线ADC的总分辨率。图1所示为MAX1200的4级流水线ADC的原理图及每级的内部结构图,其中m=8,l=4,n=16。由于采用的开关电容流水线结构中存在着开关电容之间的失配问题,所以整个电路的精度由校正和校准逻辑来控制。流水线结构的4个采样过程在输入信号被采样和数据输出到D51-D0之间将引入一个等待时间,也就是流水线延迟。但是在连续采样的情况下可以获得连续的输出。图2所示为其数据输出时序图。

  MAX1200内部流水线结构

  MAX1200的管脚说明

  MAX1200的管脚说明

  MAX1200的管脚说明

3 MAX1200与DSP的接口电路

  美国TI公司的DSP芯片TMS320F206(以下简称F206)是一种低价格、高性能的16位定点DSP,可广泛应用于图形图像处理、语音处理、仪器仪表、通信、多媒体及军事等领域。它运算速度快(可达40MIPS),功能强,其源代码为’C1x、’C2x兼容,同时与‘C5x向上兼容,而其片内外设也向TMS320C5x靠拢。TMS320F206内部采用程序和数据分开的哈佛结构,它具有专门的硬件乘法器。该芯片采用四级流水线操作,可提供特殊的DSP指令,并可快速实现各种处理算法。图3为MAX1200的外围电路与TMS320F206的接口连接。


  4 小结

  利用流水线型ADC可以实现高速高精度的模数转换,这一技术是新型ADC的代表。MAX1200与DSP配合使用可将高速、高精度、低功耗的数字采集系统广泛的应用于数字通讯、高分辨率图象系统、扫描仪等各种数字化系统中。

关键字:新型流水线  高速低功耗  ADC

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0926/article_16935.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
新型流水线
高速低功耗
ADC

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved