信號路徑設(shè)計美國國家半導(dǎo)體公司資深應(yīng)用工程師KurtRentel與JuergenKuebnel圖1典型的信號路徑每當(dāng)我們設(shè)計高速的混合信號系統(tǒng)時,我們最好先審視信號路徑的每一環(huán)節(jié),詳細(xì)評估各區(qū)塊的信號失真程度。本文主要介紹輸入或接收器路徑的設(shè)計。發(fā)送器或輸出路徑的設(shè)計將會留待以后再詳細(xì)介紹。典型的接收器或儀表測量系統(tǒng)由信號傳感器、模擬信號處理區(qū)塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口及數(shù)字處理區(qū)塊等多個不同環(huán)節(jié)組成(參看圖1)。但本文只集中討論輸
信號路徑設(shè)計
美國國家半導(dǎo)體公司資深應(yīng)用工程師 Kurt Rentel與Juergen Kuebnel
圖1 典型的信號路徑
每當(dāng)我們設(shè)計高速的混合信號系統(tǒng)時,我們最好先審視信號路徑的每一環(huán)節(jié),詳細(xì)評估各區(qū)塊的信號失真程度。本文主要介紹輸入或
接收器路徑的設(shè)計。發(fā)送器或輸出路徑的設(shè)計將會留待以后再詳細(xì)介紹。典型的接收器或
儀表測量系統(tǒng)由信號
傳感器、模擬信號處理區(qū)塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、接口及數(shù)字處理區(qū)塊等多個不同環(huán)節(jié)組成(參看圖1)。但本文只集中討論輸入路徑設(shè)計的模擬及混合信號部分。我們必須小心挑選信號路徑的各個區(qū)塊,才可取得預(yù)期的成效。
規(guī)范系統(tǒng)性能的技術(shù)規(guī)格
若要系統(tǒng)能充分發(fā)揮其性能,系統(tǒng)便必須符合一定的技術(shù)規(guī)格,例如信號路徑所采用的主要元件必須符合有關(guān)要求,以便系統(tǒng)可以在性能、功耗、體積及是否容易使用等方面取得最理想的平衡。下文將會分析典型的雙信號路徑接收器設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)(參看圖2)。接收器的兩條信號路徑都以傳感器為起點,接收器可以接受頻率高達(dá)27 MHz的直流電信號,并可為單端200(負(fù)載提供輸出。傳感器信號振幅介于2mVpp與1Vpp之間,而且兩條通道都無可避免有高頻干擾。按照系統(tǒng)規(guī)格的規(guī)定,即使最微弱的信號也必須比系統(tǒng)噪音高6
dB以上,才可進行正常的信號處理,而且即使最強的信號其振幅峰值也不應(yīng)在信號路徑內(nèi)被削平。在任何正常的應(yīng)用情況下,這一電路設(shè)計的功耗都應(yīng)盡量減至最少。
圖2 設(shè)有兩條信號路徑的接收器系統(tǒng)
選擇模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器
系統(tǒng)設(shè)計工程師確定了系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)格之后,便可著手挑選輸入信號路徑的核心元件—模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。高速模/數(shù)轉(zhuǎn)換器有兩個重要的技術(shù)參數(shù)：即以位計的分辨度及采樣率。由于信號的振幅介于2mVpp與1Vpp之間或
54dB,加上即使最微弱的信號也必須比模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的噪音高6dB以上,因此模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的信噪比(
SNR)必須不可低于60dB (54dB + 6dB)。理論上,10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的信噪比可以高達(dá)62dB,應(yīng)該符合規(guī)定要求。但實際上,10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的信噪比根本無法達(dá)到這個理論上的最高水平。此外,信號路徑上的其他元件也會為系統(tǒng)添加噪音。系統(tǒng)設(shè)計工程師也希望能夠?qū)⒛?數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入信號加以抑制,確保振幅無法達(dá)到其峰峰值的范圍,因為這樣可以避免出現(xiàn)過驅(qū)動的現(xiàn)象。按照以上的分析,信噪比高達(dá)68-70
