高速 ADC 咋有这么多不同的电源轨和电源域呢? (高速adc模块)
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其中:P为功耗CLD为负载电容V为电源电压fSW为开关频率几何尺寸越小,电路设计人员能实现的电路速度就越快,而每MHz每个晶体管的功耗与上一代相同。以AD和AD为例,二者分别采用nm和nmCMOS技术设计而成。在1.GSPS和1.3GSPS时,AD和AD的功耗分别为3.7W和1.6W。这表明,架构大致相同时,采用nm工艺制造的电路功耗比采用nm工艺制造的相同电路的功耗要低一半。因此,在消耗相同功率的情况下,nm工艺电路的运行速度可以是nm工艺电路的一倍。AD很好地说明了这一点。裕量最重要对更宽采样带宽的需求促使业界采用更精细的几何尺寸,不过对数据转换器性能(如噪声和线性度)的期望仍然存在。这对模拟设计提出了独特的挑战。转向更小几何尺寸的一个不希望出现的结果是电源电压降低,这使得开发模拟电路以工作在高采样速率并保持相同的噪声/线性度性能所需的裕量大大降低。为了克服这一*,电路设计有不同的电压轨以提供所需的噪声和线性度性能。例如在AD中,0.V电源为需要快速切换的电路供电。这包括比较器和其他相关电路,以及数字和驱动器输出。1.9V电源为基准电压和其他偏置电路供电。2.5V电源为输入缓冲器供电,而要在高模拟频率下工作,裕量必须很高。没有必要为缓冲器提供2.5V电源,它也可以工作在1.9V。电压轨的降低会导致线性度性能下降。数字电路不需要裕量,因为最重要的参数是速度。所以,数字电路通常以最低电源电压运行,以获取CMOS开关速度和功耗的优势。这在新一代ADC中很明显,最低电压轨已降低至0.V。下面的表1列出了若干代的一些常见ADC。表1:产品比较隔离是关键随着业界转向深亚微米技术和高速开关电路,功能集成度也在提高。以AD和AD为例,AD采用nmBiCMOS工艺,而AD采用nmCMOS工艺。当然,AD的噪声密度约为-dBFS/Hz,而AD的噪声密度约为-dBFS/Hz。但是,如果拿数据手册做一个简单的计算,取总功耗(每通道)并将其除以分辨率和采样速率,就可以看到AD的功耗约为μW/位/MSPS,而AD仅为μW/位/MSPS。与AD相比,AD具有更高的采样速率(3GSPS对MSPS)和高得多的输入带宽(9GHz对0.9GHz),并且集成了更多数字特性。AD可以完成所有这些工作,每位每MSPS的功耗只有大约1/8。每位每MSPS的功耗不是工业标准指标,其在本例中的作用是突出ADC设计中使用更小尺寸工艺的好处。当超快电路在非常近的距离内运行时,各个模块之间总会存在耦合或震颤的风险。为了改善隔离,设计者必须考虑各种耦合机制。最明显的机制是通过共享电源域。如果电源域尽可能远离电路,那么共享同一电压轨(AD为0.V)的数字电路和模拟电路发生震颤的可能性将非常小。在硅片中,电源已被分开,接地也是如此。封装设计继续贯彻了这种隔离电源域处理。由此所得的同一封装内不同电源域和地的划分,如表2所示,其以AD为例。
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