连续时间法ADC:“Alias-Free”ADC

连续时间法(CTSD) adc可以消除外部抗混叠滤波器的必要性。这可以极大地简化信号链的设计。在本文中,我们将首先回顾新CTSD ADC模拟装置,然后了解更多关于法ADC和CTSDs尤其是。

模拟装置的新CTSD ADC

模拟设备已宣布AD7134 4-channel,新的24位高精度ADC据说,简化信号链设计通过消除需要一个外部消除锯齿过滤器。新设备,支持一个可伸缩的输出数据率从1.5十SPS议员,采用连续时间法(CTSD)架构,使固有的别名拒绝102.5 dB。

没有抗混叠滤波器的信号链,可以减少信号链延时大小以及解决方案。模拟设备声称,新产品可以节省空间70%相比,传统的设计。

消除外部抗混叠滤波器的另一个优点是高相匹配的多通道系统。此外,新的架构,我们可以避免性能担忧如抵消,增益误差和噪声,随同外部过滤器。AD7134的原理框图如下所示。

AD7134的原理框图。图片由模拟设备

现在可能是有用的评论法adc的一些基本概念。然后,我们将简要地比较两种实现方法:连续时间法(CTSD)和离散法(DTSD)架构。

法ADC的框图

如下描述,法ADC包含两个主要模块:迴路和数字滤波器。

法ADC的框图。图片由德州仪器公司

1比特采样系统,迴路转换高速流的模拟输入一位值。

怎么能这一位流值代表模拟输入值?的迴路oversamples输入和一位值输出在一个更高的利率比奈奎斯特抽样所需的标准。

许多连续的位的值(例如,64)应该平均一个multi-bit值,代表了模拟输入。换句话说,比例的数量的零流的一位代表输入模拟电压值。

这个平均的过程发生在一个数字滤波器,明确上述框图所示。然后,杀害多人者过滤器(我在我的文章中更详细地讨论多重速率的DSP的A / D转换)丢弃的一些样本来降低采样率降到一个较低的值,而不丢失我们感兴趣的信息。

法ADC解决如何量化噪声的问题?

抽样过程增加了噪声组件被称为量化噪声输入信号。量化噪声的总功率是由LSB量化器的大小。在频域中,这一点总噪声功率将会蔓延整个频率范围从直流采样频率的一半,$ $ \压裂{f} {2} $ $。

因此,对于一个给定的LSB的大小,我们可以增加采样频率相对于输入信号带宽减少感兴趣的频段的噪声功率。这是一个基本的技术,允许法ADC具有较高的信噪比(信噪比)。

另一个基本技术,使高信噪比噪声影响。战斗量化噪声,迴路形状噪声功率配置文件,这样大部分的噪声功率转移到更高频率带宽之外的利益。

下图显示了ADC采用过采样法和噪声形成降低量化噪声频带的兴趣。

的迴路的积分器的效果。图像使用的马克西姆集成

两种不同的实现

我们可以使用连续时间和离散时间块来实现迴路。以下图概念上显示了这两种不同的实现。

图表描述离散和连续时间模块。图片由模拟设备

离散时间调制器,取样保持的块应放置在前面的调制器和调制器的构建块,如回路滤波器H (z)和DAC,基于开关电容电路。然而,随着一个连续时间的实现,循环过滤H (s)和DAC是连续时间内发生电路和采样量化器回路滤波器。

一个连续时间调制器的优点

一个DTSD CTSD提供了几个优势。

首先,连续时间结构,采样器回路滤波器后放置。结果,现在回路滤波器可以作为抗混叠滤波器除了原来的目的,这是塑造能力的量化噪声。因此,CTSD,我们也许能够完全消除外部抗混叠滤波器或至少大幅放宽要求。消除外部滤波器可以显著节省电路板面积和减少功耗。

DTSD CTSD上的另一个重要优点是一个连续时间的解决方案的输入阻抗是电阻。这对比DTSD阻抗的“看到”的抗混叠滤波器电容。

DTSD的电容输入会引起问题,因为当一个新样本被指控之前存储在采样电容可以暂时扭曲的输入。这些开关回扣可以发生在模拟输入和ADC的参考输入。因此,高带宽驱动放大器通常供应充电/放电所需DTSD的瞬态电流的输入。

由于CTSD的模拟和参考输入电阻,电容相比,他们太安静了。DTSD的输入。没有开关回扣,我们可以删除驱动放大器,进一步简化了设计,降低能耗。如下图所示,信号链CTSD DTSD比那简单多了。

比较discrete-time-based和continuous-time-based信号链。图片由模拟设备

CTSD的缺点

开关电容电路,我们可以调整电路动力学通过改变时钟频率。这就是为什么DTSD通常可以支持大范围的抽样频率从接近于零到最大速度。

然而,连续时间的动态集成商受雇于CTSD架构是由两个不同的产品参数的例子中,钢筋混凝土产品在一个有源RC滤波器和$ $ \压裂{G_m} {C} $ $价值对于Gm-C过滤器。因此,通常CTSD将固定的采样频率。

此外,CTSD adc已知不宽容的抖动比他们的开关电容等价物。