模数转换器抽取技巧

宽带 GSPS 模数转换器(ADC)使高速采集系统具备很多性能优势。这些 ADC 提供宽频谱的可见性。然而，虽然有些应用需要宽带前端，但也有一些应用要求能够滤波并调谐到更窄的频谱。

当需要窄带时，ADC 采样、处理并消耗功率传输宽带频谱的效率很低。没有必要在后期处理中使用大量 FPGA 收发器来抽取和过滤宽带数据。高性能 GSPS ADC 让数字下变频(DDC)进驻到 ADC 内部。减少 JESD204B ADC 输出通道数可以最大限度地降低数据速率和系统布局的复杂度。

抽取是一种仅观察 ADC 采样样本的周期性部分，而忽略其余部分的方法。抽取的结果是降低 ADC 的采样速率。例如，1/4 抽取模式意味着（总样本数）/4，有效地抛弃所有其他样本。

ADC 还必须包含数控振荡器(NCO)和一个滤波和混频元件（用作抽取功能的配对器件）。数字滤波有效地消除了由抽取率设定的狭义带宽的带外噪声。作为本振的 NCO 的数字调谐字提供采样速率的小数分频，通过分辨率位数提供精确定位。调谐字具有范围和分辨率，可以将滤波器按频谱放置在需要的地方。

滤波器的通带应与抽取后的转换器的有效频谱宽度相匹配。使用 DDC 的显著优势是能够定位基本信号的谐波，使其落在目标频段以外。

DDC 滤波器的数字滤波可滤除较窄带宽之外的噪声。理想 ADC 的 SNR 计算必须考虑过滤噪声的处理增益。使用一个完美的数字滤波器，带宽每减少 2 次幂，因过滤噪声而产生的处理增益就会增加 3dB。

理想的 SNR（包括处理增益）= 6.02 × N + 1.76 dB + 10log10(fs/(2 × BW))

审核编辑 黄昊宇