以足夠的保真度成功捕獲信號(hào)是通信" title="通信">通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一大難題,。嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范會(huì)要求選擇合適的接口拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),。本文介紹了差分設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)勢，以及其性能優(yōu)勢在當(dāng)今高性能通信系統(tǒng)中如何影響嚴(yán)格的系統(tǒng)需求,。此外,，將回顧射頻的定義，概要說明系統(tǒng)預(yù)算，并對(duì)比不同的實(shí)現(xiàn)方法,。
　　
通信應(yīng)用中差分電路" title="差分電路">差分電路設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)有哪些呢,？首先對(duì)單端和差分信號(hào)進(jìn)行一下比較，然后簡單介紹接收器的信號(hào)鏈和系統(tǒng)性能方面一些需要考慮的因素,，然后就會(huì)發(fā)現(xiàn)差分應(yīng)用的優(yōu)勢,。從驅(qū)動(dòng)ADC的角度與單端應(yīng)用作比對(duì)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)差分應(yīng)用會(huì)更容易實(shí)現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)率,。最后呢，我們將回到系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面,，總結(jié)差分應(yīng)用的好處,。
　　
單端和差分信號(hào)
　　
首先談到單端和差分信號(hào)的概念，這個(gè)大家都比較了解了,。這里我們用另外一種方式來表達(dá),，我們可以將信號(hào)分為不平衡信號(hào)或平衡的信號(hào)，單端信號(hào)屬于不平衡信號(hào),，因?yàn)樗菃蝹?cè)信號(hào),，所以是相對(duì)地而言的，沒有與之平衡的信號(hào)對(duì),，相比平衡信號(hào),，不平衡的信號(hào)呢一般會(huì)產(chǎn)生較高的諧波失真。
　　
而差分信號(hào),，則是平衡信號(hào),，差分對(duì)一般有著共同的共模電平和幅值相同的差模電平。衡量差分信號(hào)或者說平衡信號(hào)時(shí),，我們關(guān)心的是正負(fù)輸入端信號(hào)的差值變化,。這種平衡的信號(hào)帶來的諧波失真就相對(duì)小很多。
　　

另一方面,，在通信系統(tǒng)應(yīng)用的時(shí)候,，我們看到一個(gè)比較通用的超外差接收器的信號(hào)鏈，圖1為通用的超外差接收器的信號(hào)鏈,，在天線后接一級(jí)低噪放大器,，用于放大信號(hào)并抑制噪聲，而后用兩級(jí)混頻器將信號(hào)下變頻到較低頻,，其間我們會(huì)加入適當(dāng)?shù)臑V波器,，以濾除有用信號(hào)頻帶以外的噪音和諧波，之后就是驅(qū)動(dòng)ADC的緩沖運(yùn)放,。這是我們今天主要討論的問題,。這一級(jí)運(yùn)放的主要目的是調(diào)節(jié)信號(hào)的電平范圍，提高驅(qū)動(dòng)能力，有時(shí)候也要作為單端差分之間的轉(zhuǎn)換,。在進(jìn)入ADC之前我們需要加抗混疊濾波器,，最后是用ADC對(duì)基帶信號(hào)" title="基帶信號(hào)">基帶信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。我們看到如果系統(tǒng)想實(shí)現(xiàn)較高的動(dòng)態(tài)范圍,，除信號(hào)以外不能引入過多的噪聲和諧波,。

圖1通用的超外差接收器的信號(hào)鏈
　　
來具體看一下在一個(gè)通信系統(tǒng)中有哪些比較值得注意的性能和指標(biāo)，在我們對(duì)單端信號(hào)和差分信號(hào)作比較之前,，我們需要了解一些系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)所要考慮的問題,。
　　
那么，什么樣的設(shè)計(jì)是一個(gè)較好的射頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)呢,？首先,，信號(hào)靈敏度要高，這意味著較低的噪聲,，時(shí)鐘引入的相位噪聲同樣要低,。輸入信號(hào)要有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，相關(guān)的指標(biāo),，如高的三階截點(diǎn)和1dB壓縮點(diǎn),。然后就是各個(gè)模塊的性能是否足夠好，是否能較好的區(qū)分信號(hào)和噪聲,，線性度是否足夠好等等,。另外呢就是低功耗低成本等方面的考慮了。
　　
我們說差分信號(hào)鏈相對(duì)單端信號(hào)來講有很多優(yōu)勢,。由于是差模信號(hào),，輸出的是兩個(gè)差分信號(hào)，實(shí)際上輸出的差模信號(hào)幅度相對(duì)擴(kuò)大了一倍,，換一個(gè)角度來講,，在同等輸出范圍條件下，工作電壓會(huì)更低,。這樣,，在要求低諧波失真的應(yīng)用中，就可以保證足夠的幅值余量,。差分系統(tǒng)自身類似奇函數(shù)的特性可以消除系統(tǒng)中的偶次諧波項(xiàng),，也就是說2次、4次,、6次諧波等,，在這些頻點(diǎn)上的諧波相對(duì)奇次諧波會(huì)很小甚至看不到。最后,，由于信號(hào)的返回路徑不再是地平面,，信號(hào)受地平面或是電源平面影響不是那么敏感,，從而減少了噪聲的耦合引入，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更好的抗電磁干擾效果,。
　　
如圖2所示,，單端信號(hào)會(huì)對(duì)共模噪聲、電源噪聲和電磁干擾比較敏感,，運(yùn)放會(huì)對(duì)這些噪聲一定程度的放大,。而差分信號(hào)由于兩側(cè)信號(hào)自身形成電流回路，抑制了共模噪聲和干擾,，僅對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行有效放大,。
　　
通過推導(dǎo)，我們也可以看出差分放大的奇次特性,，理想情況下頻譜上我們僅能看到基波和奇次項(xiàng)諧波,。在這里我們僅給出結(jié)論，比較值得注意的是三次諧波和它引起的三階截點(diǎn),，IP3是在基波和三階失真輸出曲線交點(diǎn)的理論輸入功率，它是描述放大器線性程度的一個(gè)重要指標(biāo)：
　　
在通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,，對(duì)有用信號(hào)的驅(qū)動(dòng),、提取并加載到ADC輸入上是很關(guān)鍵的問題。對(duì)于高精度系統(tǒng)設(shè)計(jì),，要求對(duì)器件和接口方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇,。我們將給大家?guī)讉€(gè)例子，但在此之前請(qǐng)大家了解,，如圖3所示,，我們要提取的是藍(lán)色部分的有用信號(hào)，它的能量很小而且還有周圍信號(hào)和噪聲的干擾,。為了把它抓出來,，我們要對(duì)噪聲，動(dòng)態(tài)范圍,，和其他一些ADC相關(guān)的指標(biāo)加以注意,，后面的幻燈片中將具體說明。我們看到功能實(shí)現(xiàn)的主要模塊包括緩沖運(yùn)放,，抗混疊濾波器和ADC,。

圖2單端和差分信號(hào)差別


圖3有用的信號(hào)和噪聲