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

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

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

帶通設計意味著轉換器帶寬的一小部分（即

寬帶設計通常是指那些需要它的設計。如轉換器所提供的帶寬一樣多，用戶將會像吸管一樣喝水！這些可能是最具挑戰(zhàn)性的前端設計，因為它們具有三種最寬的帶寬。如果設計要求通帶上的0.1 dB平坦度，則更具挑戰(zhàn)性。這些應用需要直流或低kHz / MHz區(qū)域至+ GHz區(qū)域。這些類型的設計通常使用寬帶平衡 - 不平衡轉換器耦合到轉換器。

帶寬注意事項

術語“帶寬”在工程上大致松散，取決于應用程序，它可能意味著某個設計者的觀點與另一個人的觀點完全不同。在本文中，轉換器的全部功率帶寬與轉換器的可用或采樣帶寬不同。全功率帶寬是轉換器準確獲取信號以及內部前端正確安置所需的帶寬。在大多數(shù)情況下，轉換器的采樣帶寬目標在大約兩個奈奎斯特區(qū)內撥入。變頻器的特點通常在于其交流頻率規(guī)格。

設計人員選擇轉換器指定區(qū)域外的IF并不是一個好主意，因為交流性能結果在系統(tǒng)中會有很大差異，盡管轉換器數(shù)據(jù)手冊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×）比轉換器本身的采樣帶寬。示例帶寬是設計的核心。所有設計都應避免使用部分或全部額定全功率帶寬的最高頻率部分 - 這樣做會導致動態(tài)性能（SNR / SFDR）下降。要確定高速模數(shù)轉換器的采樣帶寬，請參考數(shù)據(jù)手冊或應用支持，因為有時不會特別給出示例帶寬。通常情況下，數(shù)據(jù)手冊已經(jīng)指定甚至列出了生產(chǎn)測試的頻率，以確保在轉換器的采樣帶寬內提供性能。但是，需要詳細說明和定義業(yè)界對這些帶寬術語的解釋。

了解轉換器帶寬和精度

所有ADC都具有建立時間不準確性。請記住，轉換器的內部前端必須有足夠的帶寬（BW）來準確采樣信號。否則，錯誤的積累將會大于上述情況。通常，ADC的內部前端必須在采樣時鐘周期（0.5 / f s，其中f s =采樣頻率）的半個周期內穩(wěn)定下來，以提供準確表示要采集的模擬信號的入界。因此，對于采用2.5 GSPS和滿量程輸入范圍（V FS）為1.3 V pp 的12位ADC采樣，可以通過以下瞬態(tài)等式開始導出所需的全功率帶寬（FPBW）：

解決t：

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

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

這將產(chǎn)生ADC內部前端FPBW所需的最小帶寬。轉換器的內部前端需要這個帶寬量來穩(wěn)定在1 LSB以內并適當?shù)夭蓸幽M信號。它需要通過幾個時間常數(shù)才能達到這種類型ADC的1 LSB精度，其中一個時間常數(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 =比特數(shù); 要么

請參見表1，其中顯示了不同分辨率轉換器與每個位的數(shù)量，LSB大小和V FSE的細分情況。

表1.轉換器分辨率細分

通過繪制歐拉數(shù)或eτ，可以開發(fā)一個圖表，以便通過每個時間常數(shù)的通過來顯示相對誤差。在圖2中，可以發(fā)現(xiàn)，12位ADC示例需要8.4個時間常量才能在1 LSB內適當調整。

圖2.轉換器采樣精度與時間常數(shù)的關系：ADC需要的時間常數(shù)，以便在?LSB范圍內精確求解。

該分析允許設計人員估算轉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的誤差范圍內穩(wěn)定下來。除此之外，ADC不能準確表示信號。從而：

請記住，這代表了一種最佳情況，并且假設是針對單極模型ADC前端。并非所有的實用轉換器都是這樣的，但這是一個很好的起點。

例如，所描述的模型有效至多12位。然而，對于14位或16位以上的應用，應該使用二階模型，因為微妙的影響可能使穩(wěn)定時間超出預測的一階模型。

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換器和射頻應用部門的高級系統(tǒng)應用工程師。他發(fā)表了大量關于轉換器接口，轉換器測試和模擬信號鏈設計的文章，以供各種應用使用。之前，Rob曾擔任航空航天和國防部門的應用工程師五年，主要負責各種雷達，電子戰(zhàn)和儀表應用。此前他曾在高速轉換器產(chǎn)品線中工作了九年。他之前的經(jīng)驗還包括ADI Multichip Products Group的測試開發(fā)和模擬設計工程，他在那里為空間，軍事和高可靠性應用設計了五年的模擬信號鏈模塊。Rob獲得了他的MSEE和BSEE 來自伊利諾斯州DeKalb的北伊利諾伊大學，分別于1998年和1996年。當羅布不是在深夜撰寫論文或在實驗室里寫作電路時，他喜歡在健身房里閑逛，聽techno音樂，從舊貨盤上建造家具。