用于寬帶通信ASIC的ADC

無(wú)線系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的增長(zhǎng)和部署的無(wú)線設(shè)備數(shù)量逐年增長(zhǎng)。我們對(duì)按需數(shù)據(jù)和信息的無(wú)限渴望——無(wú)論何時(shí)何地——繼續(xù)挑戰(zhàn)系統(tǒng)要求。5G 的發(fā)展正在迅速發(fā)生，為實(shí)現(xiàn)這一切而計(jì)劃的衛(wèi)星數(shù)量也在增加。

為了向最終用戶提供更快的訪問、有保證的連接性和更長(zhǎng)壽命的電池，這些射頻通信系統(tǒng)的開發(fā)變得越來(lái)越復(fù)雜。

盡管對(duì)這些通信系統(tǒng)提出了新的要求，但在最高層次上，這些系統(tǒng)并沒有隨著時(shí)間的推移而發(fā)生太大變化。有一根天線將無(wú)線電波與收發(fā)器射頻芯片連接起來(lái)。在接收路徑中，信號(hào)經(jīng)過濾波和放大，以將所需的射頻信號(hào)與天線拾取的其他信號(hào)分離，然后將信號(hào)下變頻到基帶頻率。上變頻后，發(fā)射路徑中的信號(hào)也經(jīng)過濾波和放大以驅(qū)動(dòng)天線。通常，基帶芯片中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器充當(dāng)射頻芯片上的模擬信號(hào)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理之間的接口。

圖 1：射頻通信收發(fā)器

在之前的博客中，我們研究了各種 ADC 架構(gòu)，但寬帶通信 ADC 設(shè)計(jì)還有其他考慮因素。它們是什么，它們?nèi)绾无D(zhuǎn)化為定制的 ASIC？

在考慮寬帶通信時(shí)，我們正在研究具有每秒千兆樣本 （GSps） 采樣率的 ADC。之前討論的架構(gòu)，如逐次逼近寄存器 （SAR） ADC 和 SAR 輔助流水線 ADC，通常無(wú)法達(dá)到這些速率。然而，通過將 SAR 輔助流水線 ADC 內(nèi)核與時(shí)間交錯(cuò)架構(gòu)相結(jié)合，可以將采樣率擴(kuò)展到 GSps，同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健、低功耗和高效的解決方案。

時(shí)間交錯(cuò) ADC，以 Fs 采樣（頻率采樣）通過 M 個(gè)子 ADC 內(nèi)核實(shí)現(xiàn)，每個(gè)子 ADC 內(nèi)核以 Fs/M 順序采樣。每個(gè)子 ADC 以低 M 倍的頻率運(yùn)行，這隨后放寬了設(shè)計(jì)要求并使其更容易實(shí)現(xiàn)高頻。但是，每個(gè)子ADC必須匹配好，采樣時(shí)間沒有延遲，這是很難做到的。有許多錯(cuò)誤來(lái)源都可能導(dǎo)致整體動(dòng)態(tài)性能下降。因此，校準(zhǔn)用于消除這些錯(cuò)誤并提高性能。

使用時(shí)間交錯(cuò) ADC 轉(zhuǎn)換寬帶信號(hào)時(shí)，只有通過優(yōu)化和穩(wěn)健的校準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確高效的轉(zhuǎn)換。性能、成本和功耗都取決于此校準(zhǔn)的質(zhì)量。

Dialog 設(shè)計(jì)人員在寬帶通信領(lǐng)域開發(fā)了許多定制 ASIC。第一個(gè)是用于固定無(wú)線接入 （FWA） 應(yīng)用的 ASIC。FWA 通過無(wú)線電鏈路在固定位置之間提供寬帶通信，而不是傳統(tǒng)的光纖或銅線安裝。ASIC 提供基帶接口 IC 功能，連接射頻收發(fā)器 IC 和基帶處理器 IC。它包括正交電流轉(zhuǎn)向數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC） 和正交 SAR 輔助流水線 ADC。這種 ADC 架構(gòu)非常適合最大限度地降低系統(tǒng)復(fù)雜性和成本。

第二個(gè) ASIC 用于 G.Fast 通信。G.Fast 是一種超高速寬帶技術(shù)，可以在使用現(xiàn)有銅線基礎(chǔ)設(shè)施的同時(shí)實(shí)現(xiàn)超過 100Mb/s 的下載速度。我們?yōu)榇藨?yīng)用開發(fā)的 ASIC 解決方案是一個(gè)由多個(gè)組件組成的模擬前端 （AFE）。其功能的核心是時(shí)間交錯(cuò) ADC 和電流控制 DAC。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以 424MSps 的速度對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，性能為 52dB MTPR（多音功率比）。

無(wú)論用于提供無(wú)線或有線寬帶的介質(zhì)如何，目標(biāo)都是增加覆蓋范圍和容量，實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)需要更高采樣率的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。時(shí)間交錯(cuò) ADC 和 SAR 輔助流水線 ADC 提供滿足這些要求所需的數(shù)據(jù)速率。隨著未來(lái)對(duì) 5G 的需求需要超過 1Gb/s 的數(shù)據(jù)速率，Dialog 將繼續(xù)走在最前沿，開發(fā)支持您的設(shè)計(jì)或由我們集成到定制 ASIC 所需的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。

審核編輯：郭婷