Особенности применения высокочастотных ацп

  • 09 сент. 2011 г.
  • 1356 Слова
Особенности применения высокочастотных АЦП
Загрузить полную версию статьи в формате .pdf (442 кб)  

По мере развития технологии производства микросхем увеличивается частота дискретизации и разрядность АЦП. Производители АЦП, используя современные технологии, постоянно работают над улучшением статических и динамических характеристик своих изделий. Соответственно повышаются требования и кразработкам высокочастотных устройств. Каким характеристикам необходимо уделять особое внимание для получения наиболее приемлемых параметров разрабатываемого на основе АЦП устройства? К сожалению, в рамках одной статьи невозможно осветить все факторы, влияющие на результат преобразования, поэтому подробнее рассмотрим влияние источника тактовой частоты.
В последнее время многие производители АЦПпредставили новые семейства микросхем с очень высокими характеристиками (табл.1). Особо хочется отметить тот факт, что с ростом частоты дискретизации динамические характеристики многих АЦП остаются высокими на частотах входного сигнала, близких к максимальной частоте дискретизации. Раньше производители не приводили характеристики АЦП на частотах выше половины частоты дискретизации, поскольку число эффективныхразрядов (ЧЭР) довольно быстро снижалось с ростом входной частоты. Сейчас ситуация меняется. Как показывает сравнение типовых характеристик 8- и 10-бит АЦП фирм Maxim Integrated Products и e2v, соответственно, разница между ними на высокой частоте входного сигнала не превышает половины разряда (табл.2). Поэтому при выборе АЦП необходим тщательный анализ характеристик в заданной частотной области.
Втехнических описаниях микросхем АЦП производители указывают характеристики, полученные с помощью тестовой платы (Evolution board, Evolution kit), на которой установлены только те элементы, которые необходимы для тестирования АЦП. В качестве источников входного и тактового сигнала в этих платах обычно используются стационарные генераторы таких компаний, как Hewlett-Packard, Rohde & Schwarz и Agilent Technologies. Измногочисленной номенклатуры приборов выбираются те, которые заведомо выше классом, чем тестируемые АЦП. При решении реальных задач ситуация другая. Разработчику, как правило, самому приходится проектировать тактовый генератор. Зачастую на входе АЦП не обойтись без усилителей, аттенюаторов, мультиплексоров и фильтров. Кроме того, в непосредственной близости с АЦП могут оказаться многочисленные ПЛИС,процессоры, память и т.п., что приводит к ухудшению результата измерений. Поэтому для достижения в разрабатываемой системе характеристик, заявленных производителем АЦП, необходима долгая и кропотливая работа по выбору элементной базы и проектированию печатной платы. Конечный результат зависит не только от выбранной схемотехники, но и от размещения элементов на печатной плате, и во многом от самойпечатной платы. Материал печатной платы, число слоев, расстояние между ними — все это непосредственно влияет на конечные характеристики разрабатываемого устройства. Огромное значение имеют качество источников питания и способ подсоединения земляных и питающих шин. Чтобы минимизировать влияние цифровой схемы на аналоговый канал, во многих случаях приходится экранировать высокочастотные ивысокоимпедансные узлы.
Рассмотрим некоторые ключевые моменты, по которым можно оценить требования, предъявляемые к тактовому генератору. Один из основных факторов, влияющих на точность измерения амплитуды, – нестабильность частоты тактового сигнала (рис.1). Очевидно, что с ростом скорости нарастания входного сигнала эта зависимость будет заметней. Нестабильность моментов формирования цифровых отсчетов АЦП –джиттер (jitter – дрожание) tj вносит большой вклад в ухудшение отношения сигнал/шум (С/Ш) и тем самым уменьшает эффективную разрядность самого АЦП. Как известно, для идеального АЦП с учетом только шума квантования С/Ш = (6,02•N+1,76), где N – число разрядов АЦП. В случае идеального 16-разрядного преобразователя С/Ш = 6,02×16+1,76 = 98 дБ. Отношение С/Ш...
tracking img