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(多图) 信号路径设计

来源:电子产品世界/作者:美国国家半导体公司资深应用工程师 Kurt Rentel 与 Juergen Kuebnel?? 2005年09月12日 ?? 收藏0

?????? 每当我们设计高速的混合信号系统时,我们最好先审视信号路径的每一环节,详细评估各区块的信号失真程度。本文主要介绍输入或接收器路径的设计。发送器或输出路径的设计将会留待以后再详细介绍。典型的接收器或仪表测量系统由信号传感器、模拟信号处理区块、数据转换器、接口及数字处理区块等多个不同环节组成 (参看图 1)。但本文只集中讨论输入路径设计的模拟及混合信号部分。我们必须小心挑选信号路径的各个区块,才可取得预期的成效。??
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典型的信号路径

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nbsp;?????????????????????????? 图 1 典型的信号路径??????

?????? 规范系统性能的技术规格
?????? 若要系统能充分发挥其性能,系统便必须符合一定的技术规格,例如信号路径所采用的主要元件必须符合有关要求,以便系统可以在性能、功耗、体积及是否容易使用等方面取得最理想的平衡。下文将会分析典型的双信号路径接收器设计的每一个环节 (参看图 2)。接收器的两条信号路径都以传感器为起点,接收器可以接受频率高达 27 MHz 的直流电信号,并可为单端 200( 负载提供输出。传感器信号振幅介于 2mVpp 与 1Vpp 之间,而且两条通道都无可避免有高频干扰。按照系统规格的规定,即使最微弱的信号也必须比系统噪音高 6dB 以上,才可进行正常的信号处理,而且即使最强的信号其振幅峰值也不应在信号路径内被削平。在任何正常的应用情况下,这一电路设计的功耗都应尽量减至最少。

 设有两条信号路径的接收器系统

???????????????????????????????????????????????????? 图2? 设有两条信号路径的接收器系统?

?????? 选择模拟/数字转换器?
?????? 系统设计工程师确定了系统的技术规格之后,便可着手挑选输入信号路径的核心元件—模/数转换器。高速模/数转换器有两个重要的技术参数:即以位计的分辨度及采样率。由于信号的振幅介于 2mVpp 与 1Vpp 之间或 54dB,加上即使最微弱的信号也必须比模/数转换器的噪音高 6dB 以上,因此模/数转换器的信噪比 (SNR) 必须不可低于 60dB (54dB + 6dB)。理论上,10 位模/数转换器的信噪比可以高达 62dB,应该符合规定要求。但实际上,10 位模/数转换器的信噪比根本无法达到这个理论上的最高水平。此外,信号路径上的其他元件也会为系统添加噪音。系统设计工程师也希望能够将模/数转换器的输入信号加以抑制,确保振幅无法达到其峰峰值的范围,因为这样可以避免出现过驱动的现象。按照以上的分析,信噪比高达 68-70dB 的12 位转换器应该是明智的选择。


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信号? 路径? 设计?

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