AD6645型A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用實(shí)例

1 引言

A/D轉(zhuǎn)換器在系統(tǒng)中所處的位置是很關(guān)鍵的，因?yàn)樗苯臃从耻浖某潭?對(duì)理想的軟件無(wú)線電而言,A/D轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍必須為100dB~120dB,最大信號(hào)輸入頻率在1GHz~5GHz之間，目前器件發(fā)展水平很難實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)指標(biāo)，即使實(shí)現(xiàn)了這些指標(biāo)，如此大的數(shù)據(jù)量也是后面DSP無(wú)法承擔(dān)的,所以折中的方案就是進(jìn)行中頻采樣.

軟件無(wú)線電是基于一種通用的硬件平臺(tái),通過(guò)加載不同的軟件實(shí)現(xiàn)不同的無(wú)線通信功能.它是一種全新的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)體系，其核心設(shè)計(jì)思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶A/D轉(zhuǎn)換器,在射頻段將信號(hào)數(shù)字化,在DSP中用軟件實(shí)現(xiàn)所有功能.受硬件發(fā)展水平的限制。目前存在二大瓶頸:

一是A/D轉(zhuǎn)換器的速率和性能；

二是DSP的處理速度.

2 選擇依據(jù)

A/D轉(zhuǎn)換器的選擇既要考慮A/D轉(zhuǎn)換器的性能又要考慮能滿足系統(tǒng)所要求的動(dòng)態(tài)范圍和性能指標(biāo)。評(píng)價(jià)A／D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)主要有A／D轉(zhuǎn)換位數(shù)、無(wú)寄生動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)、信噪比(SNR)、轉(zhuǎn)換速率、量化靈敏度等。一般來(lái)說(shuō)A／D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換位數(shù)越多越好，轉(zhuǎn)換位數(shù)越多，其動(dòng)態(tài)范圍就越高。由于本設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)中選用的HSP50214型可編程下變頻器輸入是14位，因此選用14位的A/D轉(zhuǎn)換器。在目前的軟件無(wú)線電中頻方案里，一般都采用欠采樣技術(shù)，采樣頻率一般為幾十赫茲至上百赫茲，若對(duì)中頻為70MHz、帶寬為2MHz的信號(hào)(AM或FM)采用40MHz采樣，由A／D轉(zhuǎn)換器的理論SNR公式可知：
SNR=6．02B+1．76+10Logl0(fs/2fmax)dB
=6．02x14+1．76+10log10(40x106／2x71xl06)dB
=81dB

式中，B為A／D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，f為采樣速率，fmax為輸入信號(hào)的最高頻率。在實(shí)際測(cè)試中．A/D轉(zhuǎn)換器的最后2位會(huì)不停變化，其有效位(ENOB)為12位，代人上式后可得SNR為69dB。所以AD6644和AD6645都能滿足要求，由于AD6645的孔徑抖動(dòng)小于0．2ps，AD6645的孔徑抖動(dòng)小于0．3ps．所以在中頻接收系統(tǒng)中用AD6645效果會(huì)更好一些。目前市場(chǎng)上的高速采樣器件種類繁多，表1列出一些主流A／D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)。

3 主要特點(diǎn) AD6645,pdf datasheet (AD Converter)
AD6645是寬帶A／D轉(zhuǎn)換器系列中繼AD9042(12位41MS／s)和AD6640(12位65MS／s)、AD6644(14位，40MS／s，65MS／s)后的第四代產(chǎn)品，其主要特 點(diǎn)如下：
●保持采樣率可達(dá)80MS／s；
●工作帶寬達(dá)270MHz；
●多音無(wú)寄生動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)為100dB；
●對(duì)200MHz信號(hào)采樣時(shí)采樣抖動(dòng)時(shí)間為Qlps；
●數(shù)字輸出可以在3．3V下工作．便于與數(shù)字ASIC接口;
●功耗為1．5W。

4 工作原理
如圖1所示．AD6645采用3級(jí)子區(qū)式轉(zhuǎn)換結(jié) 構(gòu)．這種設(shè)計(jì)的好處是既保證了轉(zhuǎn)換的精度和速度 又實(shí)現(xiàn)了較小的功耗和封裝尺寸。AD6645有2個(gè) 互補(bǔ)的模擬輸入端AIN和五AIN.2路輸入經(jīng)過(guò)緩沖 后先進(jìn)入第一個(gè)保持器THl．ENCODE脈沖為高時(shí) TH1處于保持狀態(tài)．THl的保持值作為5位A／D轉(zhuǎn) 換器ADCl的輸入．其輸出驅(qū)動(dòng)1個(gè)5位D／A轉(zhuǎn)換 器DACl。經(jīng)過(guò)延遲后的模擬信號(hào)減DACl的輸出 后在TH3的輸入端產(chǎn)生第一個(gè)剩余信號(hào)，保持器 TH2補(bǔ)償由ADCl造成的延遲。 在由1個(gè)5位ADC2、5位DAC2和1個(gè)TH4組 成的第二轉(zhuǎn)換階段中．TH4保持的第一個(gè)剩余信號(hào) 減去DAC2的量化輸出產(chǎn)生第二個(gè)剩余信號(hào)作為 TH5的輸人．TH5驅(qū)動(dòng)最后1個(gè)6位A／D轉(zhuǎn)換器 ADC3。將ADC1、ADC2和ADC3的輸出相加并經(jīng)數(shù)字誤差校正邏輯修正后將得到并行輸出的14位2進(jìn)制補(bǔ)碼數(shù)據(jù)。

5 實(shí)際應(yīng)用
5．1 時(shí)鐘輸入電路
為了保證14位的精度，對(duì)AD6645的采樣時(shí)鐘 質(zhì)量要求較高且要具有低相位噪聲。為了獲得最佳 性能．AD6645的時(shí)鐘必須采用差分輸入，時(shí)鐘信號(hào)可通過(guò)1個(gè)變壓器或電容器交流耦合到ENCODE和面ENCODE腳．這2個(gè)引腳在片內(nèi)被偏置，無(wú)需外 加偏置電路。為了提高時(shí)鐘信號(hào)的差分輸入質(zhì)量， 本設(shè)計(jì)采用了Motorola公司的MCl00LNEl6型低 壓差分接收器．它的抗抖動(dòng)性能非常好。整個(gè)連接 電路如圖2所示。差分輸出端Q和Q的電壓較小， 和后面的AD6645輸入電壓不匹配，因此分別加上 偏置電壓。