Сучасні електронні системи та сигнальні додатки вимагають все частіше високих показників відбору для захоплення швидко змінних сигналів точно. Як дані ставки в повідомленнях, радіолокаційній, приладобудування піднімаються, аналоговий до цифрового конвертер (ADC) часто стає продуктивністю плінбекю. Одна потужна техніка для подолання окремих ліній швидкості ADC без використання екзотичних, ультра-жароміцних перетворювачів є час-інтерліфікованою архітектурою ADC. Розмістивши декілька помірних ADC ADC у паралельних і маючи кожен зразок введення в злегка затягнутих разів, дизайнери можуть добре проштовхувати ефективний рівень відбору проб за межі того, що будь-який єдиний пристрій може досягти. Ця стаття досліджує основи, переваги, архітектори, архітектори, складні завдання, інтегровані, інтегровані, інтегровані, інтегровані, ADC-які, ADC-які та інші додатки, ADC-які, ADC-які, ADC-які, ADC-які, ADC-які інтегровані системи ADC-які, ADC-які, ADC-які, ADC-які, ADC-перекладки, ADC-перекладки,

Що таке часові взаємопов’язані ADC?

ADC-M-ADC - це багатоканальний, який працює в паралельному режимі. Кожен канал цілодобово працює як майстер-годинний сигнал, який був фазовим зсувом . Цей шаховий вибір означає, що в той час як системний годинник працює з курсом f ]f] /M:

Принцип решти на теоремі відбору проб Nyquist-Shannon: для реконструкції сигналу без алюзування, частота відбору повинна бути принаймні двічі найвищою частотою. Час-перемішування поширюється на це більш високі смуги, використовуючи ADCs, які самі можуть мати лише помірну швидкість. Ця архітектура широко використовується в осцилографах, широкосмугових програмно-розрахункових радіоприймачах, а також цифрових ресиверів.

Для більш глибокого теоретичного фундаменту, див. Технічна стаття Аналог Пристрої на основі TI-ADC.

Ключові переваги часових взаємопов’язаних АСС

Вищі ефективні витрати на закріплення

Найявішим є багатоплікативне збільшення швидкості відбору проб. Хоча єдиний швидкісний АСД може бути доступний тільки до, скажімо, 10 ГС у SiGe або CMOS, що переплетення 16 повільних АС може досягати швидкості за 100 ГС. Це особливо критично в додатках, таких як широкосмуговий радіолокатор, де миттєвий смуговий пропуск перевищує 1 ГГц.

Ефективність та гнучкість дизайну

Розробка ультра-фастних монолітних ADC штовхає технології обробки до її меж, що призводить до високої потужності споживання, великої зони штампування і підвищеної вартості. На відміну від декількох помірних швидкісних ADC може бути реалізований в більш зрілих, нижніх цінових технологічних вузлів. Дизайнер також може регулювати кількість каналів, щоб відповідати необхідними темпами відбору проб, загартування або видалення каналів забезпечує масштабне рішення.

Забезпечена роздільна здатність з пропер калібруванням

З метою загального занепокоєння, переплетення не властиво деградувати роздільну здатність. Кожна окрема АДК зберігає власний шум і лінійність продуктивності. При ретельному калібруванні — цифрова фонова корекція для офсету, набирати, а терміни незрівнянних помилок — загальна система може підтримувати . Висока ефективність кількості біт (ENOB) навіть при дуже високих тарифах відбору. Це ключова перевага, що передається просто, що працює один ADC швидше і приймає більший шум квантизації.

Детальний аналіз збереження роздільної здатності можна знайти в Texas Instruments’ зауважити за заявою про вирівнювання часових захватованих каналів ADC.

Практичні виклики дизайну та стратегії міграції

У той час як потужні, часові з'єднання ADCs вводять унікальні помилки, які не присутні в одноканальних перетворювачах. Вони виникають з каналів-каналу, нездійснених помилок і часових перешкод.

Офсет, Гаїн, і Тимінг Незмінники

Три домінантні джерела помилок:

  • Offset mismatch: Кожен ADC має різний DC-відмінник, що викликає фіксований шаблон на виході (періодичні шпори на f]]/M і його гармоніки).
  • Гайін нематч: Варіації в отриманні між каналами виробляють модуляцію амплітуди сигналу, що генерує бічні смуги.
  • Тимінг Шах: Неідеальні годинникові зміни викликають дані точки, які слід приймати при неправильних часах, що призводять до сигналізації.

Всі три помилки знижують безпрограшний динамічний діапазон (SFDR) і ENOB, якщо нерозвантажений.

Технології калібрування

Сучасні TI-ADCs використовують як передній, так і для фонового калібрування. Передземне калібрування вводять відомі тестові сигнали при ініціалізації (наприклад, рівні постійного струму для офсету, синуїдальних тонів для отримання і часу). Попереднє калібрування постійно адаптується за допомогою вхідних сигналів, часто через статистичні методи, для підтримки продуктивності за температури і старіння. Адаптивні цифрові фільтри і корекція таблиці пошуку є загальним.

Розподіл годинників та струменя

Навіть коли ADCs відмінно підібрані, годинниковий джиттер поділений серед каналів може деградувати SNR. Низький фасонно-нездрий годинниковий джерело і ретельно розроблені затримки-розблоковані петлі (DLLs) або фазо-розблоковані петлі (PLLs) є важливим. Крім того, диференціальний годинник розподілу допомагає відхиляти загальний шум.

Класичний довідник по корекції мітки є папером IEEE Н. Куросава та ін., "Експлитний аналіз впливу мітки каналу в часі зміщених систем ADC"].

Застосування Across Industries

Висока точність обробки даних

Цифрові генератори для зберігання осцилографів та довільних хвиль, що працюють на TI-ADCs для досягнення багатогігамплей-пер-секундних показників захоплення. Тестове обладнання R&D часто використовує міжнаряджені архітектури для візуалізації швидко переходи в електромережі, сердечках та оптичних комунікаціях.

Програмно-розрахунковий радіо та радіополімер

Широкосмугові ресивери в військовій і комерційній зв'язку повинні gitize великих смуг миттєво. Часові роботизовані АСС дозволяють прямий затискачів, які усувають кілька етапів збочення, спрощуючи аналоговий передній і знижуючи розмір, вага і потужність (SWaP).

Медичне Імпланування

Ультразвукові промені та високополітичні сканери МРТ вимагають високої чіткості декількох елементів масиву. TI-ADCs дозволяють проводити оперативну обробку сотень каналів з достатньою пропускною здатністю для досягнення тонкої просторової роздільної здатності. Їх масштабованість робить їх ідеальними для багатоканальних систем медичного зображення.

Науковий інструмент

Фізика частинок детектори, ультрафіолетова лазерна метрологія, радіо астрономія, всі вимагають екстремальних швидкості відбору проб. Наприклад, Квадрат Клометр Аррай використовує величезні числа TI-ADC для оцифровки радіосигналів, що пропускають сотні мегагерц.

Для отримання більш докладної інформації про медичні програми див. . Цей оглядовий папір на ADCs у ультразвуковому зображеннях .

Майбутні тренди та сучасні архітектури

Як CMOS продовжує масштабувати, розрив між одноканальною швидкістю ADC і переплетенням потенціалів звуження. Безперечно, що виникають програми в 5G / 6G базових діапазонах обробки і оптичних когерентних ресиверів попит на >100 GSps з високою динамічною діапазоном. Додані додаткові техніки:

  • Hybrid архітектур , які об'єднують часову інклюзивну з пропускною здатністю-зимою (з використанням аналогових фільтрів для розщеплення спектру).
  • Digital pre-distortion для компенсування аналогового нелінійності перед каналами.
  • Machine-learning-на основі калібрування, що вивчає та виправляє помилки в режимі реального часу без особливих послідовностей навчання.

Інновації в оптичних з'єднань ДСП можуть також дозволити масштабувати, дошка-рівневе переплетення сотень АСД для під-тих хвильових хвиль.

Висновок

Часом роботи ADCs забезпечує перевірений, масштабний шлях до досягнення високих показників відбору, необхідних сучасними електромережами. Використовуючи декілька помірних швидкісних перетворювачів паралельно, дизайнери отримують швидкість, економія вартості та гнучкість без обов'язкового вирішення проблемних питань, які звертаються до таких типових помилок з неправильним калібруванням та розподілу годинників. Від осцилографів та радіолокаторів до медичних зображень та радіотелескопів, технологія TI-ADC підлягає багато найшвидших систем обробки даних у використанні сьогодні. Як смуги сигналів продовжують підніматися, можливість перемагати ще більше каналів при збереженні лінійності залишатиметься критичною конкурентною перевагою.