ADC和DAC链路设计原理

图1 缓冲型ADC-ADS58C20输入接口
图1 非缓冲型ADC-ADS62c17输入接口
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• 缓冲型ADC与非缓冲型ADC的区别
•
缓冲型ADC的优点比较直接：缓冲器将
接口电路和采样电路隔离开来，使得ADC的
输入阻抗固定，便于前端的驱动电路阻抗
匹配；然而由于缓冲器需要较高的电源电 压，使得ADC在功耗、噪声方面会受到影响；
绍。
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图5、Current sink输出电路设计（DC耦合）
图6、Current sink的电平转换输出电路设计（DC耦合）
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图7、Current sink的电平转换输出电路设计（AC耦合）
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图8、Current source的电平转换输出电路设计（DC耦合）
图9、Current source的输出整理电课路件 设计（AC耦合）
• 时钟接口：用于接收芯片的工作时钟； 一般有LVDS、LVPECL等差分接口和CMOS接 口。
• 数字接口：用于将ADC转换后的数字信 号送入到数字处理芯整理片课件 中；常用的形式为 4
二、ADC链路设计
• 2 、ADC中频接口设计
•
ADC中频接口接收的是中频信号；其
电路为射频电路，故走线及匹配的要求很
• 不同的电平接口如LVDS和LVPECL接口采 用标准的转换电路即可。
• 对于输入有偏置要求的，需要进行偏置 处理。
•
时钟频率的选择整与理课件中频频率有关，其关 9
二、ADC链路设计
• 4 数字接口
• ADC的数字接口其形式主要有串行和并 行两种。
并行接口有差分和单端两种形式。其电 路的主要要求为 数据线与时钟线要进行等 长处理。差分线之间也要求等长处理。
• 4、NSD为噪声功率谱密度该指标主要衡量
的是低噪的情况。 整理课件
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六、ADC和DAC指标计算
• 1、系统整体链路
图10、系统整体链路
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• 2、ADC 和DAC的指标计算
➢ 中频信号功率计算
①
P=
➢ 噪声功率密度计算 NSD=P-1-10*log(fs/2)-SNR
➢ ADC与DAC的噪声计算 NF=P-1-10*log(fs/2)-SNR-(-174)
重要，需注意以下三点；
① 差分走线要等长处理；
② 差分信号线的阻抗是指对地阻抗；
③ 射频接口的阻抗要注意匹配。
其中第3点又根据ADC类型的不同，采用的
方式不同；根据输入阻抗匹配方式的不同
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• 缓冲型ADC和非缓冲型ADC（开关电容型） 的区别在于ADC的输入口是否有一缓冲电路， 从而隔离输入电路和采样电路。
分形式。
• 5、SPI接口
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五 DAC指标
• 1、DAC常用指标
• DAC的常用指标有：SFDR、IMD、NSD、 ACLR、功耗。
• 2、SFDR是指无杂散动态范围，该指标主要 衡量主信号输出的谐波失真、杂散的功率。 是信号的关键指标。
• 3、IMD和ACLR分别衡量窄带和宽带信号经 过DAC转换后的失真情况。
最差杂散可能是原始信号的谐波，也可 能不是。
在通信系统中，SFDR是一项重要指标，
因为它代表了可以与大干扰信号(阻塞信号)
相区别的最小信号值。SFDR可以相对于满
量程(dBFS)或实际信号幅度(dBc)来规定。其Байду номын сангаас
定义如图4所示。 整理课件
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图4、SFDR示意图
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采样带宽是指ADC所能采取到信号带宽。其 一般计算方式如下：
• 我们部门的设备通常将射频信号转换为 中频信号，然后经过ADC转换为数字信号进 行处理，然后送入到DAC转换为中频，再上 变频为射频。
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二、ADC链路设计
• 1、ADC的接口 • ADC的接口分为射频接口、时钟接口、
数字接口和控制接口。
• 射频接口：用于接收中频信号，一般采 用差分接口。
•
BW=Fs/2
•
其中Fs为采样频率；该公式是根据奈奎
斯特定律得来。
•
若内部增加了提高性能的滤波器则带
宽可能更窄一些，如TI公式的SNRBOOST功
功能就是增加了滤波器，其带宽为0.33Fs或
0.22Fs。
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功耗也是ADC指标中一个重要项，一般 ADC的功耗均值1W以内。
目前ADC的供电电压不断下降（3.3V降为 1.8V），功耗也在下降，在设计时需要考虑 该指标。
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• 4、时钟接口
• DAC的时钟接口有两种：DAC_CLK和 REF_CLK。
• DAC_CLK一般接收较高的时钟，该时钟 不采用内部锁相环可直接用于信号的数模 转换，也可用于频率变换。该时钟一般为 差分时钟。
•
REF_CLK一般输入为一个低频参考，然
后采用内部锁相环转换为所需要的各种类
型时钟。该时钟可为单端CMOS，也可为差
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四 DAC链路设计
1、DAC接口 DAC接口有数字接口、射频接口、时钟
接口、SPI接口。
2、数字接口
DAC的数字接口主要有两种形式：差分 并行和高速串行。
差分接口主要有LVDS、LVPECL等方；而数
据的输入形式一般也是以IQ交织的方式
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• 3、射频接口
• 射频接口根据DAC的类型分为两种：Current Sink(灌电流)和Current Source（拉电流）。
• Current Sink是指外界提供驱动形成电流进 入到DAC，与匹配电阻形成电压，从而将信 号传输出去。
• Current Source是指DAC输出电流（形同外 界将电流从DAC“拉出”），与匹配电阻形 成电压传输出去。
• DAC的模拟接口主要考虑的是阻抗和共模电
压，下面根据两种不同的类型对其进行介
ADC和DAC链路设计原理及指标 计算
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目录
• 一、概述 • 二、ADC链路设计 • 三、ADC的常用指标 • 四、DAC链路设计 • 五、DAC的常用指标 • 六、ADC和DAC的指标计算
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一、 概述
• ADC和DAC是数字和模拟接口，是了解 分析模拟世界的重要工具。
• 在通信领域，它们将射频信号转换为更 容易处理的数字信号，经过算法处理后再转 换成射频信号发射出去，完成通信。
串行接口为差分的一对线路，该线路的
工作速率为几个Gbit/s或几十个Gbit/s，是 后续的发展方向。
• 5 SPI控制接口
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三、ADC指标
• 1、ADC的常用指标
•
ADC 的常用指标主要有：信噪比
（SNR）、无杂散动态范围（SFDR）、采样
带宽、采样频率、采样位数、功耗。
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三、ADC指标
• 2、ADC指标意义及其计算方法 信噪比SNR：该指标为信号功率的噪声
功率的比值；越大表示噪声的影响越小， ADC的性能越好；其计算公式为：
SNR=6.02N+1.74 其中N是指采样位数；该公式计算出的为 理论值，实际值要小一些。
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三、ADC指标
无杂散动态范围（SFDR）是指信号的 均方根值与最差杂散信号(无论它位于频谱 中何处)的均方根值之比。
•
非缓冲型ADC 的驱动电路与采样电路
直接相连，这就使得ADC的输入阻抗是变化
的，驱动电路设计比较复杂，需要考虑芯
片提供的DATASHEET进行设计。其主要构造 如图3所示。
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图3 非缓冲型ADC的输入结构示意图
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二、ADC链路设计
• 3 ADC时钟接口
• ADC时钟接口的输入阻抗为高阻抗，并 且有着缓存，故阻抗不会受后级影响，比 较恒定。故在匹配时只需要直接并联上一 个100欧姆电阻即可。
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• 3、系统指标计算参考
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TIANK YOU!
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