在開始新設(shè)計時，首先需要決定的參數(shù)是帶寬。帶寬將提供設(shè)計方向，并允許設(shè)計人員開始創(chuàng)作成功之路。基本上有三種類型的前端部可供選擇：基帶，帶通或超奈奎斯特（有時也被稱為窄帶和/或子采樣-基本上不使用的1個第一奈奎斯特區(qū)），和寬帶，如圖1所示。應(yīng)用程序確定應(yīng)該應(yīng)用哪個前端。

圖1.基帶與帶通與寬帶的關(guān)系，F(xiàn)SAMPLE = 200 MSPS。

基帶設(shè)計需要從直流（或低kHz或MHz區(qū)域）到轉(zhuǎn)換器奈奎斯特的帶寬。就相對帶寬而言，假設(shè)采樣速率為200 MSPS，這意味著大約100 MHz或更低。這些設(shè)計可以采用放大器或變壓器/巴倫。

帶通設(shè)計意味著轉(zhuǎn)換器帶寬的一小部分（即

寬帶設(shè)計通常是指那些需要它的設(shè)計。如轉(zhuǎn)換器所提供的帶寬一樣多，用戶將會像吸管一樣喝水！這些可能是最具挑戰(zhàn)性的前端設(shè)計，因?yàn)樗鼈兙哂腥N最寬的帶寬。如果設(shè)計要求通帶上的0.1 dB平坦度，則更具挑戰(zhàn)性。這些應(yīng)用需要直流或低kHz / MHz區(qū)域至+ GHz區(qū)域。這些類型的設(shè)計通常使用寬帶平衡 - 不平衡轉(zhuǎn)換器耦合到轉(zhuǎn)換器。

帶寬注意事項(xiàng)

術(shù)語“帶寬”在工程上大致松散，取決于應(yīng)用程序，它可能意味著某個設(shè)計者的觀點(diǎn)與另一個人的觀點(diǎn)完全不同。在本文中，轉(zhuǎn)換器的全部功率帶寬與轉(zhuǎn)換器的可用或采樣帶寬不同。全功率帶寬是轉(zhuǎn)換器準(zhǔn)確獲取信號以及內(nèi)部前端正確安置所需的帶寬。在大多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)換器的采樣帶寬目標(biāo)在大約兩個奈奎斯特區(qū)內(nèi)撥入。變頻器的特點(diǎn)通常在于其交流頻率規(guī)格。

設(shè)計人員選擇轉(zhuǎn)換器指定區(qū)域外的IF并不是一個好主意，因?yàn)榻涣餍阅芙Y(jié)果在系統(tǒng)中會有很大差異，盡管轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)手冊中列出的額定分辨率和性能，或者顯示的全功率帶寬要大得多（可能2×）比轉(zhuǎn)換器本身的采樣帶寬。示例帶寬是設(shè)計的核心。所有設(shè)計都應(yīng)避免使用部分或全部額定全功率帶寬的最高頻率部分 - 這樣做會導(dǎo)致動態(tài)性能（SNR / SFDR）下降。要確定高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣帶寬，請參考數(shù)據(jù)手冊或應(yīng)用支持，因?yàn)橛袝r不會特別給出示例帶寬。通常情況下，數(shù)據(jù)手冊已經(jīng)指定甚至列出了生產(chǎn)測試的頻率，以確保在轉(zhuǎn)換器的采樣帶寬內(nèi)提供性能。但是，需要詳細(xì)說明和定義業(yè)界對這些帶寬術(shù)語的解釋。

了解轉(zhuǎn)換器帶寬和精度

所有ADC都具有建立時間不準(zhǔn)確性。請記住，轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部前端必須有足夠的帶寬（BW）來準(zhǔn)確采樣信號。否則，錯誤的積累將會大于上述情況。通常，ADC的內(nèi)部前端必須在采樣時鐘周期（0.5 / f s，其中f s =采樣頻率）的半個周期內(nèi)穩(wěn)定下來，以提供準(zhǔn)確表示要采集的模擬信號的入界。因此，對于采用2.5 GSPS和滿量程輸入范圍（V FS）為1.3 V pp 的12位ADC采樣，可以通過以下瞬態(tài)等式開始導(dǎo)出所需的全功率帶寬（FPBW）：

解決t：

用τ= 1 /（2×π×FPBW）代替一個時間常數(shù)，并求解FPBW：

令t = 0.5 / f s。這是抽樣周期為1 / f s的樣本需要的時間：

這將產(chǎn)生ADC內(nèi)部前端FPBW所需的最小帶寬。轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部前端需要這個帶寬量來穩(wěn)定在1 LSB以內(nèi)并適當(dāng)?shù)夭蓸幽M信號。它需要通過幾個時間常數(shù)才能達(dá)到這種類型ADC的1 LSB精度，其中一個時間常數(shù)等于24 ps，或者：

要了解LSB大小的ADC滿量程范圍所需的時間常數(shù)數(shù)量，需要查找％滿量程誤差或V FSE。或者，1 LSB = V FS /（2N），其中N =比特數(shù); 要么

請參見表1，其中顯示了不同分辨率轉(zhuǎn)換器與每個位的數(shù)量，LSB大小和V FSE的細(xì)分情況。

表1.轉(zhuǎn)換器分辨率細(xì)分

通過繪制歐拉數(shù)或eτ，可以開發(fā)一個圖表，以便通過每個時間常數(shù)的通過來顯示相對誤差。在圖2中，可以發(fā)現(xiàn)，12位ADC示例需要8.4個時間常量才能在1 LSB內(nèi)適當(dāng)調(diào)整。

圖2.轉(zhuǎn)換器采樣精度與時間常數(shù)的關(guān)系：ADC需要的時間常數(shù)，以便在?LSB范圍內(nèi)精確求解。

該分析允許設(shè)計人員估算轉(zhuǎn)換器可以處理的最大模擬輸入頻率或采樣帶寬，并且仍然在1 LSB的誤差范圍內(nèi)穩(wěn)定下來。除此之外，ADC不能準(zhǔn)確表示信號。從而：

請記住，這代表了一種最佳情況，并且假設(shè)是針對單極模型ADC前端。并非所有的實(shí)用轉(zhuǎn)換器都是這樣的，但這是一個很好的起點(diǎn)。

例如，所描述的模型有效至多12位。然而，對于14位或16位以上的應(yīng)用，應(yīng)該使用二階模型，因?yàn)槲⒚畹挠绊懣赡苁狗€(wěn)定時間超出預(yù)測的一階模型。

作者：Rob Reeder

Rob Reeder是ADI公司在北卡羅萊納州格林斯伯勒的高速轉(zhuǎn)換器和射頻應(yīng)用部門的高級系統(tǒng)應(yīng)用工程師。他發(fā)表了大量關(guān)于轉(zhuǎn)換器接口，轉(zhuǎn)換器測試和模擬信號鏈設(shè)計的文章，以供各種應(yīng)用使用。之前，Rob曾擔(dān)任航空航天和國防部門的應(yīng)用工程師五年，主要負(fù)責(zé)各種雷達(dá)，電子戰(zhàn)和儀表應(yīng)用。此前他曾在高速轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品線中工作了九年。他之前的經(jīng)驗(yàn)還包括ADI Multichip Products Group的測試開發(fā)和模擬設(shè)計工程，他在那里為空間，軍事和高可靠性應(yīng)用設(shè)計了五年的模擬信號鏈模塊。Rob獲得了他的MSEE和BSEE 來自伊利諾斯州DeKalb的北伊利諾伊大學(xué)，分別于1998年和1996年。當(dāng)羅布不是在深夜撰寫論文或在實(shí)驗(yàn)室里寫作電路時，他喜歡在健身房里閑逛，聽techno音樂，從舊貨盤上建造家具。