转换器带宽

1学子专区——2017年11月终结高速转换器带宽术语作者:RobReederanalog.
com/cn/analogdialogue有很多令人困惑的规格都与转换器带宽有关.
为了在新的设计中选用适当的转换器,我应当使用什么带宽术语呢开始一个新设计时,需要决定的首要参数就是带宽.
带宽为设计指明方向,引导设计人员开辟通往成功之路.
本质上有三类前端可供选择:基带型、带通或超奈奎斯特型(有时也称为窄带或子采样型——基本上不会用到第1奈奎斯特区)以及宽带型,如图1所示.
前端的选用取决于具体应用.
基带设计要求的带宽是从直流(或低kHz/MHz区)到转换器的奈奎斯特频率.
用相对带宽表示的话,这意味着大约100MHz或以下,假定采样速率为200MSPS.
这类设计可以采用放大器或变压器/巴伦.
带通设计意味着在高中频时只会使用转换器带宽的一小部分(即小于奈奎斯特频率).
例如,还是假定采样速率为200MSPS,可能只需要20-60MHz带宽,以170MHz为中心.
不过,随着新一代GSPS转换器类型产品的发布,市场呈现出向更高中频发展的趋势.
因此,上述示例中的数值可能会多填充一个0.
本质上讲,设计人员只需利用转换器带宽的一小部分就能完成工作.
这种设计通常使用变压器或巴伦.
不过,如果较高频率下的动态性能足够并且需要增益,也可以使用放大器.
宽带设计通常指需要全部带宽的设计.
转换器能够提供多少带宽,用户就会使用多少带宽——供大于求!
在三种设计中,这种设计的带宽最宽,因而是最具挑战性的前端设计.
如果设计要求整个通带的平坦度为0.
1dB,则更具挑战性.
这类应用的带宽范围为直流或低kHz/MHz区至+GHz区.
此类设计常常采用宽带巴伦耦合到转换器.
关于带宽的说明术语"带宽"在工程领域中遭到滥用,根据应用的不同,带宽的含义在不同设计人员看来可能完全不同.
在本文中,转换器的全功率带宽与转换器的可用带宽或采样带宽是不同的.
全功率带宽是转换器用于精确捕获信号以及内置前端正确建立所需要的带宽.
在多数情况下,转换器的采样带宽目标是在大约两个奈奎斯特区拨入.
转换器通常也是以这种方式在其交流频率规格范围内进行表征.
设计人员在转换器指定区域外选择中频并不是个明智的选择,因为系统的交流性能结果会存在较大差异,尽管转换器数据手册中说明了额定分辨率和性能,或显示的全功率带宽远大于转换器本身的采样带宽(可能是其两倍).
设计应围绕采样带宽展开.
所有设计都应当避免使用额定全功率带宽的某一或全部最高频率部分,否则动态性能(SNR/SFDR)会下降.
为了确定高速模数转换器的采样带宽,请查阅数据手册,或者咨询应用支持人员,因为有时候采样带宽并未明确给出.
通常,数据手册会规定甚至列出转换器采样带宽内经过生产测试、能够保证额定性能的频率.
然而,需要对行业中的这些带宽术语做出更好的说明和定义.
图1.
基带、带通与宽带,FSAMPLE=200MSPS.
共享Amplitude(dBFS)Frequency(MHz)01001000+BasebandWidebandBand-Passfs/22表1.
转换器分辨率明细表了解转换器带宽和精度所有的ADC都存在建立时间不精确的问题.
记住,转换器的内部前端必须具有足够的带宽(BW),才能精确地对信号进行采样.
否则,累积误差将大于上文所述的结果.