模拟提示——ADC的抽取

Ian Beavers ADI公司

宽带GSPS模数转换器(ADC)使高速采集系统具备很多性能优势。
这些ADC提供宽频谱的可见性。然而,虽然有些应用需要宽带
前端,但也有一些应用要求能够滤波并调谐到更窄的频谱。
当需要窄带时,ADC采样、处理并消耗功率传输宽带频谱的效
率很低。没有必要在后期处理中使用大量FPGA收发器来抽取和
过滤宽带数据。高性能GSPS ADC让数字下变频(DDC)进驻到ADC
内部。减少JESD204B ADC输出通道数可以最大限度地降低数据
速率和系统布局的复杂度。
抽取是一种仅观察ADC采样样本的周期性部分,而忽略其余部
分的方法。抽取的结果是降低ADC的采样速率。例如,1/4抽取
模式意味着(总样本数)/4,有效地抛弃所有其他样本。
ADC还必须包含数控振荡器(NCO)和一个滤波和混频元件(用作
抽取功能的配对器件)。数字滤波有效地消除了由抽取率设定
的狭义带宽的带外噪声。作为本振的NCO的数字调谐字提供采
样速率的小数分频,通过分辨率位数提供精确定位。调谐字具
有范围和分辨率,可以将滤波器按频谱放置在需要的地方。

滤波器的通带应与抽取后的转换器的有效频谱宽度相匹配。使
用DDC的显著优势是能够定位基本信号的谐波,使其落在目标
频段以外。
DDC滤波器的数字滤波可滤除较窄带宽之外的噪声。理想ADC
的SNR计算必须考虑过滤噪声的处理增益。使用一个完美的数
字滤波器,带宽每减少2次幂,因过滤噪声而产生的处理增益
就会增加3dB。
理想的SNR(包括处理增益)=
6.02 × N + 1.76 dB + 10log10(fs/(2 × BW))

使用低通滤波器和NCO执行频率转换,实现一个带通滤波器。频率规划确保无用谐波和杂散落在带宽之外

图1. 使用低通滤波器和NCO执行频率转换,实现一个带通滤波器。频率规划确保无用谐波和杂散落在带宽之外。

作者简介

Ian Beavers是ADI公司自动化、能源和传感器部(美国北卡罗来纳州格林斯博罗)的产品工程经理。他于1999年加入公司。Ian拥有超过19年的半导体行业工作经验。Ian于美国北卡罗来纳州立大学获得电气工程学士学位并于格林斯博罗分校获得工商管理硕士学位。联系方式: Ian.Beavers@analog.com

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