高速AD轉(zhuǎn)換器的生存指南，第一部分
由于設(shè)計者可以選擇許多類似數(shù)字轉(zhuǎn)換器,在選擇過程中需要考慮的一個重要參數(shù)是包括的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出類型。目前,高速轉(zhuǎn)換器使用的三種最常見的數(shù)字輸出類型是互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)、低壓微分信號(LVDS)和電流模式邏輯(CML)。
在ADCS中使用的每一個數(shù)字輸出類型都有其優(yōu)缺點,設(shè)計者在其特定的應(yīng)用中應(yīng)該考慮這些優(yōu)缺點。這些因素取決于ADC的采樣率和分辨率、輸出數(shù)據(jù)率、系統(tǒng)設(shè)計的功率要求等。
本文將討論每種輸出類型的電氣規(guī)格,以及使每種類型適合其特定應(yīng)用的原因。這些不同類型的輸出將在物理實現(xiàn)、效率和最適合每種類型的應(yīng)用程序方面進(jìn)行比較。
數(shù)字輸出驅(qū)動器
在抽樣率低于200MSP(特大粒子/秒)的ADCS中,通常發(fā)現(xiàn)數(shù)字輸出是CMOS。一個典型的CMOS驅(qū)動器由兩個晶體管組成-一個NMOS和一個PMO-連接在電源之間(V 數(shù)據(jù)交換 )及地面情況見 圖1a .這一結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了輸出的倒置,因此作為一種替代,背靠背結(jié)構(gòu)在 圖1b 可以使用,以避免倒置輸出.
CMOS輸出驅(qū)動器的輸入是高阻抗,而輸出是低阻抗。在輸入驅(qū)動器時,兩個CMOS晶體管的閘門阻抗相當(dāng)高,因為閘門是通過閘門氧化物從任何導(dǎo)電材料中分離出來的。輸入端的障礙可以是從kpp到mdp。
在驅(qū)動器輸出時,阻抗受漏流控制,我 D 它是典型的小型的。在這種情況下,阻抗通常小于幾百歐姆。CMOS搖擺的電壓水平 數(shù)據(jù)交換 可能相當(dāng)大,取決于V的大小 數(shù)據(jù)交換 .
圖1:典型的CMOS數(shù)字輸出驅(qū)動程序:
左倒輸出;右逆輸出
由于輸入阻抗較高,輸出阻抗較低,CMOS的一個優(yōu)點是一個輸出通常能夠驅(qū)動多個CMOS輸入。
CMOS的另一個優(yōu)點是低靜態(tài)電流。唯一有顯著電流流的實例是在CMOS驅(qū)動程序上的開關(guān)事件期間。當(dāng)駕駛員處于低狀態(tài)(拉到地面)或高狀態(tài)(拉到V)時 (d) ,通過驅(qū)動器的電流很少。然而,當(dāng)驅(qū)動器從低狀態(tài)轉(zhuǎn)向高狀態(tài)或從高狀態(tài)轉(zhuǎn)向低狀態(tài)時,就會出現(xiàn)從V到V的低阻力路徑。 數(shù)據(jù)交換 去地面。這種瞬態(tài)電流是其他技術(shù)在轉(zhuǎn)換器速度超過200MSP時用于輸出驅(qū)動程序的主要原因之一。
另一個原因是轉(zhuǎn)換器的每一位都需要一個CMOS驅(qū)動程序。如果轉(zhuǎn)換器有14位,則需要14個CMOS輸出驅(qū)動程序來傳輸其中的每個位。通常,一個以上的轉(zhuǎn)換器放在一個給定的包和多達(dá)八個轉(zhuǎn)換器在一個單獨的包是常見的。
當(dāng)使用CMOS技術(shù)時,這可能意味著只有數(shù)據(jù)輸出需要112個輸出銷。從包裝的角度看,這不僅會使人望而卻步,而且還會造成高耗電量,增加板布局的復(fù)雜性。為了解決這些問題,引入了一個使用LVDS的接口。
數(shù)字輸出驅(qū)動程序
與CMOS技術(shù)相比,LVDS提供了一些很好的優(yōu)勢。它使用大約350mv的低壓信號,是差動的,而不是單端的。低電壓擺動具有更快的開關(guān)時間和減少EMI關(guān)注。
由于差異性,共有模式的排斥也有好處。這意味著與信號耦合的噪聲通常在兩個信號路徑上都很常見,而且大多被差動接收器取消。
LVDS中的阻抗需要得到更嚴(yán)格的控制。在LVDS中,負(fù)載阻力大約需要100 通常由LVDS接收機上的一個平行終止電阻器實現(xiàn)。 .此外,LVDS信號需要使用有控制的阻阻傳輸線路來路由。單端阻抗要求為50 差速阻抗保持在100。 圖2 顯示典型的LVDS輸出驅(qū)動程序。
圖2:典型的LVDS輸出驅(qū)動程序
如圖2所示,LVDS輸出驅(qū)動器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)顯示,電路操作導(dǎo)致輸出電源上的一個固定的直流負(fù)載電流。這樣可以避免在輸出邏輯狀態(tài)轉(zhuǎn)換時在典型CMOS輸出驅(qū)動程序中看到的電流峰值。電路中的標(biāo)稱電流源/接收器設(shè)置為3.5mA,這就導(dǎo)致典型的輸出電壓擺動為350mV,帶有100 ? 終止電阻。該電路的共同模式級別通常設(shè)置為1.2V,與3.3V、2.5V和1.8V電源電壓兼容。
下載文檔
