通信用接收器的發(fā)展趨勢是必需在信號(hào)剛一進(jìn)入接收器信號(hào)通道時(shí)就進(jìn)行取樣,并配備有精確的測試儀,而要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)就要依賴超高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)。美國國家半導(dǎo)體首推的ADC081000芯片是一款模擬輸入帶寬高達(dá)1.8GHz的8位1GSPS模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,它采用0.18微米(mm)的互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體(CMOS)工藝技術(shù)制造。下文簡述了結(jié)構(gòu)及動(dòng)作的原理,并較詳細(xì)介紹了上文提到的在動(dòng)作過程中起什么重要作用。環(huán)顧目前的市場,大部分超高速模擬數(shù)字
通信用
接收器的發(fā)展趨勢是必需在信號(hào)剛一進(jìn)入接收器信號(hào)通道時(shí)就進(jìn)行取樣,并配備有精確的測試儀,而要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)就要依賴超高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)。美國國家半導(dǎo)體首推的 ADC08
1000 芯片是一款模擬輸入帶寬高達(dá) 1.8 GHz 的 8 位 1GSPS 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,它采用 0.18 微米 (mm) 的互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體 (
CMOS) 工藝技術(shù)制造。下文簡述了結(jié)構(gòu)及動(dòng)作的原理,并較詳細(xì)介紹了上文提到的在動(dòng)作過程中起什么重要作用。
環(huán)顧目前的市場,大部分超高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器都采用雙極互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體 (BiCMOS) 工藝技術(shù)制造,因此 ADC081000 芯片是市場上第一款完全采用 CMOS 技術(shù)制造的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品。由于雙極晶體管的補(bǔ)償電壓比 CMOS 晶體管低,而增益則較高,因此工程師一向喜歡采用雙極芯片設(shè)計(jì)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器前端,例如取樣及保持放大器等信號(hào)調(diào)節(jié)電路。對(duì)于需要支持高頻率操作的系統(tǒng)來說,雙極芯片尤其受工程師歡迎。但雙極芯片的缺點(diǎn)是需要較高的供電,其功耗遠(yuǎn)比采用 CMOS 技術(shù)的同類芯片大。ADC081000 芯片的實(shí)際功耗只有 1W 左右。相比之下,市場上功耗最低的 BiCMOS 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器則耗用超過 3W 的
功率。要裝設(shè)怎樣的
散熱器才可將如此大量的熱量全部散發(fā)？這卻是一個(gè)令人極為頭痛的問題。ADC081000 芯片不但性能卓越,而且符合通信系統(tǒng)及高性能測試
儀表所需的動(dòng)態(tài)規(guī)格,可提供 7 以上的有效位數(shù) (ENOB),遠(yuǎn)超尼奎斯特（nyquist）的規(guī)定。
結(jié)構(gòu)及運(yùn)作原理
高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器有
多種結(jié)構(gòu)可供選擇,其中以快閃式、流水線式或折疊/內(nèi)插式等三種最受歡迎。采用快閃式及折疊/內(nèi)插式的結(jié)構(gòu)可讓數(shù)字 CMOS 工藝發(fā)揮更大的靈活性。折疊式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是速度快,而且所需的比較器比快閃式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器少。內(nèi)插式模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器則只需極少量輸入放大器,而且所需的輸入
電容也較低。我們所知的折疊/內(nèi)插式結(jié)構(gòu)便是這兩種技術(shù)的集成,其優(yōu)點(diǎn)是管芯體積較小、功耗較低、而動(dòng)態(tài)性能又很高,因此 ADC081000 芯片便采用這種結(jié)構(gòu),圖 1 所示的就是這款芯片的結(jié)構(gòu)框圖。
1GSPS 的速度提供足夠的計(jì)時(shí)時(shí)間 ：
以 ADC081000 這類高速、高性能的集成電路來說,它們所需的時(shí)鐘信號(hào)絕對(duì)不能附隨任何噪音,以確保外部時(shí)鐘不會(huì)將不受歡迎的噪音帶進(jìn)系統(tǒng),影響系統(tǒng)的整體動(dòng)態(tài)性能。ADC081000 芯片所需的時(shí)鐘必須屬于低相位噪音 (低抖動(dòng)) 時(shí)鐘,而且必須能以千兆赫 (GHz) 以上的頻率操作。傳統(tǒng)的石英振蕩器雖然可以提供低抖動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào),但市場上只有極少石英振蕩器能提供振蕩頻率超過幾百兆赫 (MHz) 的時(shí)鐘信號(hào)。為了確保振蕩頻率及低相位噪音符合要求,我們可以采用高頻率壓控振蕩器 (
VCO)、鎖相環(huán)路 (
PLL) 及石英振蕩器,并按圖 2 所示的設(shè)計(jì)將之集成一體,這是目前最佳的方法。
美國國家半導(dǎo)體最近推出業(yè)內(nèi)第一款高性能的鎖相環(huán)路及壓控振蕩器二合一解決方案,進(jìn)一步強(qiáng)化其無線通信產(chǎn)品系列的陣容。LMX25XX 芯片系列的優(yōu)點(diǎn)是可將其射頻輸出的中心頻率設(shè)定在 800MHz 至 1.4GHz 之間。這系列芯片的相位噪音極低,確保所產(chǎn)生的抖動(dòng)不會(huì)影響 ADC081000 芯片的信噪比 (
