正確理解和比較高速ADC的產品說明書
加入技術交流群
和一個產品的任何其他方面一樣，產品說明書也可以得到不斷的改進，廠商正努力地詳細闡明產品說明書1。然而，市場上已經遺留了許多產品/產品說明書版本，對新版本或者更早的版本來說，不同標準的采用也取決于不同的因素。即使有一些特定的標準已經公開發(fā)表（如參考書目 2 所提到的），標準的統(tǒng)一仍然是遙遙無期。
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/161857.htm本文的目的就在于突出不同廠商或同一廠商在為不同的高速模數轉換器 (ADC) 撰寫產品說明書時所采用的標準之間的差異。表 1 是選擇正確器件時可以使用的速查表。
| 規(guī)范 | 需要考慮的事項 |
| 功耗 | 在相同條件使用時，確保包括輸出電源，并且該電源符合規(guī)定。 |
| 輸入時鐘放大器 | 如果您想對高輸入頻率進行采樣，請查詢差動時鐘輸入和輸入時鐘放大器。 |
| SNR、SINAD、 SFDR、THD | 要注意 dB 的單位，它們可能是指 dBc 或 dBFS。 |
| 輸出時序 | 確保輸出時序規(guī)定正確，且具有足夠的窗口來采集數據。 一些器件提供了一個具有更佳時序窗口的輸出時鐘，以實現更輕松的接口。 |
| 輸入帶寬 | 沒有必要確保器件性能要達到規(guī)定的頻率。 |
| 總體規(guī)范 |
|
dB、dBc 與 dBFS 的比較
評估高速 ADC 產品說明書所示性能的一個主要標準是動態(tài)特性或諸如 SNR, SINAD、THD 以及 SFDR 的交流可調規(guī)范。例如，假設 SINAD（也稱為 SNDR 或 SNRD）為信噪比，即信號功率與其他頻段功率（失真與噪聲）總和的比值。通常，把這個比值轉換成對數值并以 dB 表示。
產品說明書間最大的差異在于單位的選擇，特別應用于選擇信號功率的標準。撇開導致這種差異的細節(jié)，我們來看一下信號功率完全可以用于測量的信號功率3，或者可以是類似滿量程的信號的外推功率。為了避免混淆，TI 將第一種情況下的單位記作 dBc（dB 與載波的比），將第二種情況記作 dB（用于較早的產品說明書）或 dBFS（dB 與滿量程的比，用于最新的產品說明書）。雖然兩者之間沒有主次之分，并且下文將說明它們之間可以彼此推導，但是當廠商只以“dB”為單位進行說明的時候還是會產生混淆。在 TI 的兩家競爭對手撰寫的產品說明書中，“dB”等于 dBc，而在第三家競爭對手撰寫的產品說明書中，“dB”等于 dBFS。
什么因素會影響最終的比較結果呢？假設以－1 dBFS 的輸入振幅測量來自不同廠商的兩個轉換器。這就意味著在測試期間，輸入值是在滿量程以下 1dB 的正弦曲線，換句話說，振幅 (A) 約為 ADC 滿動態(tài)量程的 90%。再假設兩個轉換器性能相同，因此具有相同的噪聲與失真功率。在第一種情況下（“dB”等于dBc），廠商用輸入功率 (A) 除以噪聲加失真功率 (N＋D) 來計算信噪比SINAD1。在第二種情況下（“dB”等于 dBFS），廠商推導信號功率至滿量程，在這種情況下導致最終的數值增加了 1dB（當輸入為 －1dBFS 時）。因此，SINAD2 = SINAD1 + 1。第一家廠商的器件看起來似乎差了 1dB，但實際上與第二家廠商的器件是相同的。dBc 的值可以從 dBFS 值求得，只要加上輸入振幅（以 dBFS 為單位）：以 dBc 為單位的規(guī)范＝以 dBFS 為單位的規(guī)范＋以 dBFS 為單位的AIN。
當我們比較以 dBc 規(guī)范表示的兩個轉換器時，另一點值得注意的是輸入振幅也會因器件的不同而不同。很顯然，隨著輸入振幅的減小，信號值（在 dBc 規(guī)范中）也極可能變得很?。ㄒ驗樾盘柟β蕼p小時一些噪聲底限的組成卻保持不變）。因此，為了使之比較有意義，兩個輸入振幅必須相等。只要將兩個輸入振幅的差異添加到由較小的輸入振幅獲得規(guī)范，就可以做出很好的推斷。
顯然由于大多數轉換器的規(guī)定信號都接近于滿量程，最后信號水平的差異（取決于所使用的單位）通常不會大于 2 dB。但是信號水平的差異不僅可以代表某些應用相當大的差異，而且還會影響最終產品設計的增益甚至影響整個設計。
最終的問題是如何分辨 ADC 產品說明書中的 dB 是 dBc 規(guī)范還是 dBFS 規(guī)范。一個最簡單的方法是直接詢問廠商；如果行不通，設計人員可以查看產品說明書的典型性能的曲線圖部分。廠商通常都會針對 dBc 和 dBFS 規(guī)范給出不同的曲線圖，可以根據曲線圖的數值與產品說明書中規(guī)定的數值進行比較。
功耗規(guī)范
功耗是產品說明書的另一個常見的差異點。TI 習慣上在產品說明書的首頁列出典型工作狀態(tài)下轉換器的總功耗。這些狀態(tài)包括在最高采樣速率下的輸入差與低頻或直流的比較，以及在數字側每一引腳上施加 10-pF 的負載。當然，TI 也開始分離內核功耗（模擬，AVDD）與數字供電損耗（輸出 DVDD）。這主要是因為其他廠商幾乎都只標注了模擬功耗而不包括接口功耗。一些廠商在產品說明書里列出了接口功耗，但是用戶必須注意一些測量條件，例如輸入頻率，每個引腳的輸出負載以及輸出電壓，這些都會顯著的影響測量值。
此外，還必須特別注意 ADC 可能有的特有模式。并不只是 TI 的產品說明書存在這種情況，一些廠商的轉換器在模式 A 下進行功耗測量并在產品說明書中列出，但是其他動態(tài)規(guī)范卻在模式 B 下給出。再例如，對于那些可承受較寬數字電源電壓的轉換器而言，產品說明書在最高 DVDD 電壓下給出時序規(guī)范，但卻在最低 DVDD 電壓下給出功耗值。
評論