模擬前端中三種最常見的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器類型為逐次近似型(a),、管線型(b)和△-Σ型(c)。
以下這些框圖極其簡(jiǎn)單地描述了這些不同的架構(gòu)概念,。
a.在逐次近似模/數(shù)轉(zhuǎn)換器中,模擬輸入電壓通過采樣保持技術(shù)得以“定格”,。然后,,N位寄存器被設(shè)置成中幅模式:寄存器的最高位被設(shè)置為1,使得數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出可達(dá)到中階值,。
如輸入電壓高于數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出電壓,,比較器輸出為真且最高位仍為1。但如果輸入電壓低于數(shù)/模轉(zhuǎn)換器輸出電壓,,寄存器的最高位將變?yōu)檫壿?,。
轉(zhuǎn)換器控制邏輯將轉(zhuǎn)到下一個(gè)位,促使該位增高并執(zhí)行另一個(gè)比較,,直至到達(dá)最低位,。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成時(shí),N位數(shù)字將會(huì)出現(xiàn)在寄存器中,。請(qǐng)參閱相關(guān)插圖
圖1
b. 在管線型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器中,,每個(gè)平行階段進(jìn)行一位逐次采樣或同時(shí)進(jìn)行多位逐次采樣。模擬輸入適用于采樣保持,,一階模/數(shù)轉(zhuǎn)換器使其轉(zhuǎn)換成3位。然后輸入一個(gè)小型數(shù)/模轉(zhuǎn)換器,,從采樣保持輸出值中產(chǎn)生模擬輸出,。“殘留信號(hào)”被放大,然后輸入下一階,,如此繼續(xù),。移位寄存器及時(shí)調(diào)整各階位值并將組合采樣傳遞給糾錯(cuò)邏輯器。請(qǐng)參閱相關(guān)插圖
圖2
c.△-Σ轉(zhuǎn)換器不是簡(jiǎn)單地直接進(jìn)行時(shí)域分析,,更多情況下用于頻域分析,。(www.intersil.com/data/an/an9504.pdf中的Intersil Applications Note 9504介紹了一種詳細(xì)的數(shù)學(xué)分析法。)可以說,,對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行粗略超采樣(采樣目標(biāo)遠(yuǎn)高于Nyquist值,,以便獲得最大關(guān)注輸入頻帶)可排除混淆現(xiàn)象。更重要的是,,它將量化雜訊(將連續(xù)輸入信號(hào)變成一連串非連續(xù)信號(hào)所產(chǎn)生的分辨誤差)的頻率成分以更大的帶寬進(jìn)行傳播,。這樣就降低了量化雜訊的平均級(jí)別并提高大部分雜訊的頻率。多數(shù)雜訊可通過急速減弱數(shù)字濾波器的關(guān)注頻帶進(jìn)行消除,。請(qǐng)參閱相關(guān)插圖
圖3