سیستم های الکترونیکی مدرن و برنامه های پردازش سیگنال خواستار نرخ های نمونه گیری به طور فزاینده ای بالا برای گرفتن سیگنال های سریع در حال تغییر دقیق هستند، به عنوان نرخ داده در ارتباطات، رادار و افزایش ابزار دقیق، مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) اغلب تبدیل به یک نوار سرعت عملکرد، یک تکنیک قدرتمند برای غلبه بر محدودیت های سرعت ADC فردی بدون نیاز به یک مبدل عجیب و غریب، فوق سریع یک طراحی یک سیستم هدایت می کند.

ADC های زمانی-دود (Time-interopad ADCs) چیست؟

در این میان، هر کانالی که در آن قرار دارد، به صورت همزمان از آن استفاده می کند.

اصل در مورد قضیه نمونه برداری Nyquist-Shannon قرار می گیرد: برای بازسازی سیگنال بدون aliasing، فرکانس نمونه برداری باید حداقل دو برابر بالاترین جزء فرکانس باشد. زمان-interleaving این را به پهنای باند بالاتر گسترش می دهد در حالی که استفاده از ADCs که خود ممکن است تنها قابلیت سرعت متوسط داشته باشد.این معماری به طور گسترده در oscilloscope، نرم افزار گسترده، گیرنده های نوری و گیرنده های نوری بعدی استفاده می شود.

برای یک پایه نظری عمیق تر، به مقاله فنی دستگاه های Analog در اصول TI-ADC اشاره کنید.

مزایای کلیدی ADCs Time-interoutd

نرخ های تولید کننده موثر

واضح ترین مزیت این است که افزایش چند تکراری سرعت نمونه برداری است، در حالی که یک ADC با سرعت بالا تنها ممکن است در دسترس باشد، مثلا 10 GSps در SiGe یا CMOS، که 16 کندتر ADC می تواند به سرعت بیش از 100 GSps برسد، این به ویژه در برنامه هایی مانند رادار پهنای باند پهن که پهنای باند فوری بیش از 1GHz است، بسیار مهم است.

قابلیت بهره وری هزینه و انعطاف پذیری طراحی

توسعه یک تکنولوژی فرآیند فوق العاده سریع ADC به حد آن، منجر به مصرف انرژی بالا، منطقه مرگ بزرگ و هزینه بالا.در مقابل، چندین ADC با سرعت متوسط می تواند در گره های فرایند بالغ تر و ارزان تر اجرا شود. طراح همچنین می تواند تعداد کانال ها را برای مطابقت با نرخ نمونه گیری مورد نیاز تنظیم کند - اضافه کردن یا حذف کانال های مقیاس پذیر راه حل مقیاس پذیر را فراهم می کند.

حل و فصل با کالیبراسیون مناسب

برخلاف نگرانی رایج، ترکیب ذاتاً قطعنامه ای را از هم جدا نمی کند. [۵] هر فرد ADC سر و صدای خود و عملکرد خطی خود را حفظ می کند.با کالیبراسیون دقیق - تصحیح پس زمینه دیجیتال برای جبران، به دست آوردن و زمان بندی ناسازگاری - سیستم کلی می تواند حفظ کند (FLT:0 تعداد موثر بیت (ENOB) [FLT 1 حتی در نمونه برداری بسیار بالا، یک مزیت کلیدی است و به سادگی پذیرش یک کلید است.

تجزیه و تحلیل دقیق از حفظ رزولوشن را می توان در یادداشت درخواست ابزار در تراز کردن کانال های ADC زمان (FLT:1) یافت.

چالش های طراحی عملی و استراتژی های مییگation

در حالی که قدرتمند، ADC های زمان بندی شده خطاهای منحصر به فرد را معرفی می کنند که در مبدل های تک کانالی وجود ندارد، این ها از ناسازگاری کانال به کانال و نقص های زمانی ایجاد می شوند.

جبران، به دست آوردن و تیم بندی بازی های غلط

سه منبع خطای غالب عبارتند از:

  • [[ویرایش] [[[۱]] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲]] [۲] [۲] [۲] [۲]]] [۲] [۲]]] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲]]]] [۲] [۲]]]] [۲] [۲] [۲] [۲] [۲] [۳] [۲]] [۳] [۳] [۳] [۳]]]]] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۲] [۲] [۳]]] [۲] [۲] [۲] [۲] [۳
  • عدم تطابق: تنوع در بین کانال ها تولید می کند، تولید خطوط جانبی.
  • تغییر در زمان نادرست، منجر به تحریف سیگنال وابسته می شود.

هر سه خطا دامنه دینامیکی بدون مانع (SFDR) و ENOB را در صورت عدم تنظیم کاهش می دهد.

تکنیک های کالیبراسیون

TI-ADCs مدرن هر دو پیش زمینه و کالیبراسیون پس زمینه را استخدام می کند. پیش زمینه تزریق سیگنال های تست شناخته شده در طول اولیه سازی (به عنوان مثال، سطح DC برای جبران، سینوسی برای به دست آوردن و زمان بندی پس زمینه به طور مداوم سازگار با استفاده از سیگنال ورودی، اغلب از طریق روش های آماری، برای حفظ عملکرد بیش از دما و پیری Adaptive فیلترهای دیجیتال و به نظر می رسد اصلاح معمول است.

توزیع ساعت و Jitter

حتی زمانی که ADC ها کاملاً همسان باشند، ساعت jitter در میان کانال ها می تواند SNR را از بین ببرد.یک منبع ساعت کم فاز و حلقه های قفل شده با دقت طراحی شده (DLLs) یا حلقه های قفل فاز (PLLs) ضروری هستند.

مرجع کلاسیک در اصلاح ناسازگاری (FLT:0) مقالهIEEE توسط N. Kurosawa et al.، " تجزیه و تحلیل درخواست اثرات ناسازگار کانال در سیستم های ADC زمان-interd" است.

برنامه های کاربردی در سراسر صنایع

خرید داده های با سرعت بالا

oscilloscope ذخیره سازی دیجیتال و ژنراتورهای موجی خودسرانه به TI-ADCs متکی هستند تا به نرخ های ضبط چند بعدی برسند. تجهیزات تست R&D اغلب از معماری های بین رفته برای تجسم سریع ترانسی در برق، سرس و ارتباطات نوری استفاده می کنند.

نرم افزار-Defined Radio and Radar

گیرنده های باند گسترده در ارتباطات نظامی و تجاری باید پهنای باند بزرگ را بلافاصله دیجیتالی کنند. ADC های زمان-interopad گیرنده های مستقیم را قادر می سازند که مراحل چندگانه را از بین می برند، جبهه آنالوگ را ساده می کنند و اندازه، وزن و قدرت را کاهش می دهند (SWaP).

تصویربرداری پزشکی

پرتوهای سونوگرافی و اسکنرهای MRI با میدان بالا نیاز به دیجیتالی سازی سریع از عناصر آرایه متعدد دارند. TI-ADCs اجازه می دهد پردازش زمان واقعی صدها کانال با پهنای باند کافی برای دستیابی به وضوح فضایی مناسب، آنها را برای سیستم های تصویربرداری پزشکی چند کانالی ایده آل کند.

ابزار علمی

آشکارسازهای فیزیک ذرات، مترولوژی لیزری فوق العاده سریع و نجوم رادیویی همه خواستار سرعت های نمونه برداری شدید هستند، به عنوان مثال، آرایه Square Kilometre از تعداد زیادی از TI-ADCs برای دیجیتالی کردن سیگنال های رادیویی که صدها مگابایت را شامل می شود، استفاده می کند.

برای موارد بیشتر در برنامه های پزشکی، ببینید این مقاله بررسی شده در ADCs در تصویربرداری از سونوگرافی.

آینده روند و معماری پیشرفته

همانطور که CMOS همچنان به مقیاس، شکاف بین سرعت ADC تک کانال و محدودیت های بالقوه اتصال، با این وجود، برنامه های نوظهور در پردازش 5G / / G و گیرنده های منسجم نوری درایو تقاضا برای >100 GSps با تکنیک های پیشرفته پویا بالا شامل:

  • معماری های فشرده که ترکیب زمان با اتصال پهنای باند (استفاده از فیلترهای آنالوگ برای تقسیم طیف).
  • پیش داوری دیجیتال [FLT 1] [FLT 1] برای جبران غیر خطیب آنالوگ در سراسر کانال.
  • کالیبراسیون مبتنی بر ماشین آلات یادگیری [FLT 1] که در زمان واقعی بدون توالی های آموزشی اختصاص داده شده یاد می گیرد و اصلاح می کند.

نوآوری در اتصالات نوری تراشه به تراشه نیز ممکن است باعث ایجاد شکاف در سطح مقیاس پذیر و سطح صدها ADC برای جذب موج زیر هرتز شود.

نتیجه گیری

ADC های زمان-interopad یک مسیر ثابت و مقیاس پذیر برای دستیابی به نرخ های نمونه گیری بالا مورد نیاز توسط الکترونیک مدرن فراهم می کند.با استفاده از مبدل های چند سرعت متوسط به طور موازی، طراحان سرعت، صرفه جویی هزینه و انعطاف پذیری بدون لزوماً به منظور از راه حل، آنها را به خطاهای ناسازگار ذاتی از طریق کالیبراسیون دقیق و توزیع ساعت از oscilloscope و پهنای باند پزشکی ادامه می دهد تا به سرعت از سیستم های سیگنال بالا رفتن، به عنوان یک سیستم های سیگنال بالا رفتن، به عنوان یک سیستم های پیشرفته تر، به عنوان یک سیستم های بهره برداری از طریق استفاده کنند.