采用LVDS技術(shù)ADC12QS065芯片降低ADC布局的要求

當共模信號較難處理或?qū)ο到y(tǒng)有負面影響的時候，需要進行信號調(diào)理。部分系統(tǒng)的設計會將模擬變換器輸出的單端信號轉(zhuǎn)為全差分信號，然后將這些信號傳送到差分輸入ADC。這種設計的優(yōu)點是，大部分混入差分線路的噪聲會同時出現(xiàn)在兩條線路上 （假設差分線路都是按差分方式平衡布局）。

輸入信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號之后，便必須傳送到DSP或ASIC/FPGA，以便進行處理。全差分輸出信號電路通過兩條對稱的線路輸出及吸收電流。低電壓差分信號 （LVDS） 便是這種信號。ADC12QS065 芯片就采用了 LVDS 技術(shù)，可解決系統(tǒng)這方面的問題 （見圖 1）。

ADC12QS065內(nèi)含 4 個 12 位的ADC。芯片的每一個輸入端都可接收全差分信號。此外，這款芯片同時提供的共模輸出參考電壓 VCOM12 及 VCOM34 也可用作輸入共模電壓。ADC12QS065也可選用全差分或單端的時鐘源，只需為 CLK 及 CLKB 提供 LVDS 信號，便可使用 LVDS 時鐘，但要在接近輸入引腳的位置加設終端電阻。若要利用單端 CMOS 時鐘，便要將 CLKB 置于低電平，這樣便無需加設終端電阻。

每一個ADC將輸出信號串行輸出。輸入時鐘的輸入12倍頻之后，作為 LVDS 時鐘輸出，作為數(shù)據(jù)采樣時鐘。輸出端也會按照輸入時鐘速率產(chǎn)生 LVDS 幀信號，以便確認取樣數(shù)目。

輸出定時將 FPGA 的數(shù)據(jù)采樣簡化。當取樣數(shù)據(jù)可送出時，首先輸出幀信號，然后是每個通道的高有效位數(shù)據(jù)，并輸出一個LVDS時鐘跳變沿信號。LVDS時鐘信號會相對數(shù)據(jù)輸出偏移1/4周期，以便簡化時鐘管理。每一數(shù)據(jù)位在時鐘輸出轉(zhuǎn)換時采樣。采用 LVDS 傳輸技術(shù)還有另一優(yōu)點，即這些信號可以通過符合 EIA/TIA 568 標準的雙絞線傳送。符合這個標準的雙扭線有 100?的特性阻抗。兩根導線距離很近，電流方向相反，只會產(chǎn)生極少的輻射。對于信噪比要求極高的應用來說，這個優(yōu)點極為重要。

這里利用圖2所示的兩款 4 通道、12 位ADC進一步解釋這一點。左邊的ADC設有傳統(tǒng)的單端并行 CMOS 輸出。若要將轉(zhuǎn)換器的輸出信號傳送給DSP，便需要 49 條連線 （4 x 12 + 1）。若輸出信號經(jīng)過串行化處理之后，每一通道僅需要一對差分信號傳輸線。同時也需要輸出時鐘及幀信號。

由于 LVDS 芯片將電源提供的電流從一端送到另一端，因此 LVDS 芯片從電源吸收的電流是連續(xù)的，會降低電源的負載變化。這樣做的好處是可以減少供電線路上因負載響應產(chǎn)生的噪聲，減少去耦電容器的體積以及降低布局的要求。

串行 LVDS 芯片可以采用較小的封裝，并更有效地傳送高速信號。但對于許多應用來說，低功耗的特性極為重要。以擁有多條數(shù)據(jù)通道的系統(tǒng)為例，每一通道所節(jié)省的每一 mW 功率加起來便有很大的分別。因此 ADC12QS065除了設有幾個無噪聲驅(qū)動器之外，還設有三個獨立的電源輸入。每一個電源輸入都可以連接在一起，成為一個單電源ADC。但這三個電源輸入也可分開，各自獨立操作，為每一電源輸入單獨設計無源濾波器，或干脆使用三個獨立的電源。三個電源各自獨立操作的另一優(yōu)點是可以將驅(qū)動器的輸出電壓降低至 2.5V，這樣有助于降低功耗。

ADC12QS065 也可將其內(nèi)部電壓參考電路關(guān)閉，以便由外部參考源驅(qū)動。只要將所有 VREFP 及 VREFN 各自連在一起，便可將多個ADC捆縛一起。這樣做可以確保每一芯片的增益及電壓偏移保持一致，令系統(tǒng)更容易校準。

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