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功能安全是诸多行业整体安全策略的一部分，其目的是将对人或作业设备造成伤害的概率降至可接受的范围以内。近年来，人们对系统功能安全的要求显著增长。从核电站到医疗设备，无故障系统已成为部分应用的理想选择，也是其他应用的必备条件。例如，在传感领域，获取的数据如果不正确或遭到损坏，结果可能具有破坏性，甚至可能致命，具体取决于系统和所涉及的风险级别。

传统上，系统开发人员有责任将诊断和故障预防机制集成到其产品当中，确保来自传感IC的数据的完整性。但其代价是会增加PCB面积、物料成本和处理开销，最终会导致费用增加。从那时起，通过与系统设计工程师的广泛合作，人们开发出了一种解决方案来解决这个问题。为此，人们已经开始在IC级设计中考虑功能安全特性。

本文旨在从确保数据采集系统整体完整性的角度，探讨通过ADC实现功能安全的潜力。C 级设计中考虑功能安全特性。

传统的功能安全解决方案与更佳的方式

对于数字波束成形相控阵，要生成本地振荡器（LO） ，通常会考虑的实现方法是向分布于天线阵列中的一系列锁相环分配常用基准频率。对于这些分布式锁相环，目前文献中还没有充分记录用于评估组合相位噪声性能的方法。

在分布式系统中，共同噪声源是相关的，而分布式噪声源如果不相关，在 RF 信号组合时就会降低。对于系统中的大部分组件，这都可以非常直观地加以评估。对于锁相环，环路中的每个组件都有与之相关联的噪声传递函数，它们的贡献是控制环路以及任何频率转换的函数。这会在尝试评估组合相位噪声输出时增加复杂性。本文基于已知的锁相环建模方法，以及对相关和不相关贡献因素的评估，提出了跟踪不同频率偏移下的分布式PLL贡献的方法。

对于任何无线电系统，都需要为接收器和激励器精心设计 LO生成的实现方法。随着数字波束成形在相控阵天线系统中不断普及，需要在大量分布式接收器和激励器中分配 LO 信号和基准频率，这让设计变得更加复杂。

在系统架构层面需要权衡的因素包括，分配所需的LO频率或分配较低的频率基准，以及在靠近使用点的物理位置产生所需的LO。通过锁相环从本地产生 LO 是一种高度集成的现成选项。下一个挑战是评估来自各种分布式组件以及集中式组件的系统级相位噪声。

用于电压转换的每个开关模式稳压器都会引起干扰。在电压转换器的输入端和输出端，有一部分是通过线传输的，但也有一部分是辐射的。这些干扰主要是由快速开关的边缘引起的。

对于现代开关模式稳压器，它们只有几纳秒长。采用新开关技术（例如SiC或GaN）之后，这些开关转换的时间特别短。图1所示为大约 1纳秒长的开关转换时间。基础频率不能与降压型稳压器的开关频率混淆。但是，有一些方法可以克服干扰问题。如图1所示，应该尽可能快地开关边缘，以便尽可能减少开关损失。

为了创建一个辐射干扰尽可能低的优化电路板布局，开关模式稳压器的热回路必须尽可能小—也就是说，寄生电感越小越好。为了说明快速开关电流产生的影响，我们针对一个示例进行了计算。如果在一纳秒内开关1 A电流，且该电流路径中存在20 nH 的寄生电感，则会产生20 V电压偏移。计算公式如下：