有效降低整個ADC信號鏈路功耗的設計指要
發布時間:2013-05-07 責任編輯:felixsong
【導讀】在ADC領域,市場需求可以總結為為數很少的幾個重要要求:最低功耗、最低噪聲、最低失真、最高分辨率、串行接口、更高的通道集成度和更寬的帶寬。為降低功耗,淩力爾特SAR ADC使用數字增益壓縮(DGC),這種方法去掉驅動器放大器的負電源,同時ADC的分辨率一點都不損失。消除負軌降低了信號鏈路的總體功耗,並簡化了設計。
在ADC領域,市場需求可以總結為為數很少的幾個重要要求:最低功耗、最低噪聲、最低失真、最高分辨率、串行接口、更高的通道集成度和更寬的帶寬。低功耗不僅在基站等始終保持接通的係統中很重要,在空氣流動有限或根本沒有空氣流動、以及排列緊密的機箱中也很重要,對便攜式應用當然也重要。打盹和停機模式可以進一步降低功耗。在某些點上,降低ADC的功耗導致收益遞減,在這些地方,ADC驅動器比ADC本身消耗的功率還大。淩力爾特公司已經開發了新的方法,可用來降低整個信號鏈路的功耗。例如,延長SAR ADC的采樣時間,就可以使用穩定速度慢得多但功耗更低的驅動器。另一種僅在淩力爾特SAR ADC中使用的方法是數字增益壓縮(DGC),這種方法去掉了驅動器放大器的負電源,同時ADC的分辨率一點都不損失。消除負軌降低了信號鏈路的總體功耗,並簡化了設計。

圖示:淩力爾特低能耗SAR ADC
采樣速率與功耗:
由於淩力爾特的SAR ADCjiagoujubeizidongduandiangongneng,suoyigonglvsuicaiyanglvxianxingbianhua,yinciqijiancaiyangsulvyuedi,xiaohaodegonglvjiuyuedi。yongyigemeiyouzuidicaiyanglvyaoqiudezhenzhengwuyanchiSAR ADC,單次采樣操作可用來降低功耗,從而甚至在冗長的空閑周期之後,ADC也能進行準確的測量。
驅動輸入範圍對功耗影響:
減小ADC驅動器必須驅動的輸入範圍,也可以大幅降低信號鏈路的功耗。如果輸入範圍加倍,那麼噪聲指數就增大6dB,放大器所需的功率就提高4倍。就一個給定的驅動器而言,較小的ADC輸入範圍會產生較低的互調失真(IMD)分量。
較大的輸入範圍用來實現較高的ADC SNR性能,但是較大的輸入範圍未必產生較佳的輸入參考噪聲,這在紅外線、X射線成像、細胞分選儀等低功率、高gao準zhun確que度du應ying用yong中zhong是shi很hen重zhong要yao的de。人ren們men希xi望wang得de到dao低di輸shu入ru參can考kao噪zao聲sheng,因yin為wei這zhe可ke以yi為wei應ying用yong提ti供gong好hao得de多duo的de有you效xiao分fen辨bian率lv或huo無wu噪zao聲sheng代dai碼ma分fen辨bian率lv。在zai對dui以yi下xia二er者zhe進jin行xing輸shu入ru參can考kao噪zao聲sheng比bi較jiao時shi,出chu現xian了le有you趣qu的de結jie果guo:一個是具備8Vp-p輸入範圍的16位10Msps SAR ADC,另一個是具備2.1Vp-p輸入範圍的淩力爾特16位20Msps流水線ADC。比較發現,後者在功耗幾乎為SAR ADC一半的情況下,輸入參考噪聲僅為46µVrms(而前者為75µVrms)。
較低功耗的ADC及ji其qi能neng降jiang低di信xin號hao鏈lian路lu總zong體ti功gong耗hao的de有you關guan功gong能neng為wei很hen多duo手shou持chi式shi產chan品pin帶dai來lai了le競jing爭zheng優you勢shi,使shi這zhe些xie產chan品pin的de電dian池chi在zai兩liang次ci充chong電dian之zhi間jian能neng運yun行xing更geng長chang時shi間jian。很hen多duo應ying用yong現xian在zai可ke以yi升sheng級ji,以yi利li用yong分fen辨bian率lv更geng高gao、采cai樣yang速su度du更geng快kuai的de器qi件jian,同tong時shi降jiang低di係xi統tong的de總zong體ti功gong耗hao。這zhe簡jian化hua了le前qian端duan設she計ji,所suo需xu的de增zeng益yi級ji更geng少shao,濾lv波bo要yao求qiu也ye更geng低di。過guo采cai樣yang也ye可ke以yi發fa現xian一yi些xie較jiao低di速su率lvADC可能發現不了的細節,例如重疊或畸形脈衝。已經從這種可用性能提高中受益的應用包括手持式測試設備、醫療成像、光譜儀、平版印刷、風速計、固態照明、工業傳感器、功率計和可編程邏輯控製器,等等。
相關閱讀:
ADC輸入轉換器典型電路原理分析
http://0-fzl.cn/power-art/80018756
詳解ADC需要考慮的交調失真因素
http://0-fzl.cn/power-art/80016579
詳解九項常被忽略的ADC技術指標
http://0-fzl.cn/gptech-art/80019079
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