交錯操作模數(shù)轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)更高的采樣率
設(shè)計人員經(jīng)常試圖組合多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),目的是提高有效采樣率。盡管快閃轉(zhuǎn)換器（仍然是最快的ADC體系結(jié)構(gòu)）在高速制造工藝誕生之前就已經(jīng)問世了,但工藝技術(shù)的種種限制使早期的快閃轉(zhuǎn)換器局限于10-20Msps的范圍。今天,我們擁有了一些允許以千兆赫茲速率采樣的工藝速度和體系結(jié)構(gòu)。（這類產(chǎn)品的一個例子就是美國國家半導(dǎo)體公司的ADC081000,這是一種8字節(jié)1Gbps的ADC）。
然而,由于各種工藝技術(shù)和架系結(jié)構(gòu)技術(shù)給予了我們更高的速度,設(shè)計人員能夠擁有如此快速產(chǎn)品這個事實促使人們向往更高的采樣率。為了獲得這些更高的采樣率,設(shè)計人員有時試圖使用二至四個ADC元器件并組合其輸出。讓我們來檢驗這是否可行,以及可能會遇到的問題。
高速ADC一般是在一個時鐘邊沿對輸入信號進(jìn)行采樣：或者是上升沿,或者是下降沿。這意味著每個時鐘周期有一個樣本,而ADC采樣率就等于ADC的時鐘速率。為了在稱作“交錯操作”的過程中組合兩個ADC的輸出,需要在時鐘信號的兩個邊沿都進(jìn)行采樣,意味著提供給一個ADC的時鐘信號必須與提供給另一個ADC的時鐘信號呈180°異相。然后,這兩個ADC的輸出被多路復(fù)用,以便提供一個有效的采樣率,它是每個ADC（見圖1）采樣率的兩倍。為了把組合兩路ADC輸出的相關(guān)問題減少至最低程度,應(yīng)使用兩個相同的器件,以及兩個彼此剛好為180°異相的時鐘信號。如果時鐘信號偏離這個相位關(guān)系,就會導(dǎo)致組合的ADC輸出中出現(xiàn)尖峰（如圖2b與圖2a比較所示）。在本例中,在大約280MHz觀察到了一個尖峰。注意：盡管THD未受嚴(yán)重影響,但SFDR退化了,這使SNR（信噪比）、SINAD（信號對噪聲加失真之比）、ENOB（有效字節(jié)數(shù)）隨之退化。
>當(dāng)試圖交錯操作三四個ADC時,這個問題變嚴(yán)重了（如圖3所示）,在其中,四個ADC被交錯操作。注意：本例中有三個尖峰。尖峰是不屬于輸出的頻率分量。它也許是輸入頻率的諧波,也許不是。
即使兩個ADC之間的相位關(guān)系正確,也仍然存在偏移和增益匹配的問題。使被交錯操作的ADC之間的偏移不同,就會在凈采樣率一半的位置產(chǎn)生一個尖峰（見圖4）。如果交錯操作更多的ADC,那就會產(chǎn)生更多的尖峰。
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