www.久久久久|狼友网站av天堂|精品国产无码a片|一级av色欲av|91在线播放视频|亚洲无码主播在线|国产精品草久在线|明星AV网站在线|污污内射久久一区|婷婷综合视频网站

當前位置:首頁 > 電源 > 電源-能源動力
[導讀] ADI公司以足夠的保真度成功捕獲信號是通信系統(tǒng)設(shè)計的一大難題。嚴格的標準規(guī)范會要求選擇合適的接口拓撲結(jié)構(gòu)。本期座談介紹了差分設(shè)計技術(shù)的優(yōu)勢,以及其性能優(yōu)勢在當今高

ADI公司

以足夠的保真度成功捕獲信號是通信系統(tǒng)設(shè)計的一大難題。嚴格的標準規(guī)范會要求選擇合適的接口拓撲結(jié)構(gòu)。本期座談介紹了差分設(shè)計技術(shù)的優(yōu)勢,以及其性能優(yōu)勢在當今高性能通信系統(tǒng)中如何影響嚴格的系統(tǒng)需求。此外,將回顧射頻的定義,概要說明系統(tǒng)預算,并對比不同的實現(xiàn)方法。

通信應用中差分電路設(shè)計的相關(guān)技術(shù)有哪些呢?首先對單端和差分信號進行一下比較,然后簡單介紹接收器的信號鏈和系統(tǒng)性能方面一些需要考慮的因素,然后就會發(fā)現(xiàn)差分應用的優(yōu)勢。從驅(qū)動ADC的角度與單端應用作比對,我們會發(fā)現(xiàn)差分應用會更容易實現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)率。最后呢,我們將回到系統(tǒng)設(shè)計層面,總結(jié)差分應用的好處。

單端和差分信號

首先談到單端和差分信號的概念,這個大家都比較了解了。這里我們用另外一種方式來表達,我們可以將信號分為不平衡信號或平衡的信號,單端信號屬于不平衡信號,因為它是單側(cè)信號,所以是相對地而言的,沒有與之平衡的信號對,相比平衡信號,不平衡的信號呢一般會產(chǎn)生較高的諧波失真。

而差分信號,則是平衡信號,差分對一般有著共同的共模電平和幅值相同的差模電平。衡量差分信號或者說平衡信號時,我們關(guān)心的是正負輸入端信號的差值變化。這種平衡的信號帶來的諧波失真就相對小很多。

系統(tǒng)級設(shè)計

另一方面,在通信系統(tǒng)應用的時候,我們看到一個比較通用的超外差接收器的信號鏈,圖1 為通用的超外差接收器的信號鏈,在天線后接一級低噪放大器,用于放大信號并抑制噪聲,而后用兩級混頻器將信號下變頻到較低頻,其間我們會加入適當?shù)臑V波器,以濾除有用信號頻帶以外的噪音和諧波,之后就是驅(qū)動ADC的緩沖運放。這是我們今天主要討論的問題。這一級運放的主要目的是調(diào)節(jié)信號的電平范圍,提高驅(qū)動能力,有時候也要作為單端差分之間的轉(zhuǎn)換。在進入ADC之前我們需要加抗混疊濾波器,最后是用ADC對基帶信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。我們看到如果系統(tǒng)想實現(xiàn)較高的動態(tài)范圍,除信號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鏈

來具體看一下在一個通信系統(tǒng)中有哪些比較值得注意的性能和指標,在我們對單端信號和差分信號作比較之前,我們需要了解一些系統(tǒng)級設(shè)計所要考慮的問題。

那么,什么樣的設(shè)計是一個較好的射頻系統(tǒng)設(shè)計呢?首先,信號靈敏度要高,這意味著較低的噪聲,時鐘引入的相位噪聲同樣要低。輸入信號要有足夠的驅(qū)動能力,相關(guān)的指標,如高的三階截點和1dB壓縮點。然后就是各個模塊的性能是否足夠好,是否能較好的區(qū)分信號和噪聲,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。

我們說差分信號鏈相對單端信號來講有很多優(yōu)勢。由于是差模信號,輸出的是兩個差分信號,實際上輸出的差模信號幅度相對擴大了一倍,換一個角度來講,在同等輸出范圍條件下,工作電壓會更低。這樣,在要求低諧波失真的應用中,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,也就是說2次、4次、6次諧波等,在這些頻點上的諧波相對奇次諧波會很小甚至看不到。最后,由于信號的返回路徑不再是地平面,信號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,同時實現(xiàn)更好的抗電磁干擾效果。

如圖2所示,單端信號會對共模噪聲、電源噪聲和電磁干擾比較敏感,運放會對這些噪聲一定程度的放大。而差分信號由于兩側(cè)信號自身形成電流回路,抑制了共模噪聲和干擾,僅對差模信號進行有效放大。

通過推導,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,IP3是在基波和三階失真輸出曲線交點的理論輸入功率,它是描述放大器線性程度的一個重要指標:

在通信系統(tǒng)設(shè)計中,對有用信號的驅(qū)動、提取并加載到ADC輸入上是很關(guān)鍵的問題。對于高精度系統(tǒng)設(shè)計,要求對器件和接口方式進行適當?shù)倪x擇。我們將給大家?guī)讉€例子,但在此之前請大家了解,如圖3所示,我們要提取的是藍色部分的有用信號,它的能量很小而且還有周圍信號和噪聲的干擾。為了把它抓出來,我們要對噪聲,動態(tài)范圍,和其他一些ADC相關(guān)的指標加以注意,后面的幻燈片中將具體說明。我們看到功能實現(xiàn)的主要模塊包括緩沖運放,抗混疊濾波器和ADC。

圖2 單端和差分信號差別

圖3 有用的信號和噪聲

圖4是一個單端輸入單端運放的例子,可以看到中頻放大器、抗混疊濾波器、變壓器和ADC四個級各自的信號增益,輸入輸出3階截點功率,和引入噪聲的系數(shù)等指標。單端信號利用無源變壓器在ADC前轉(zhuǎn)換為差分信號。這里要注意一下,假設(shè)ADC的終端匹配阻抗為200Ω,而由于前面各級都是50Ω的特征阻抗,所以將變壓器的阻抗比設(shè)為1:4。

如果把變壓器提前,將信號在運放前就轉(zhuǎn)換為差分信號,則單端運放換成差分運放,這樣即構(gòu)成全差分結(jié)構(gòu)。如圖5所示。

這里要講到級聯(lián)系統(tǒng)總體噪聲系數(shù)和輸入輸出三階截點的等效計算。當考慮總體的噪聲系數(shù)時,第一級的影響最大;而考慮截點指標時,最后一級的影響最明顯。

再考慮一下無雜散動態(tài)范圍與系統(tǒng)三階截點的關(guān)系,我們知道隨著輸入信號能量增加,三階交調(diào)失真和噪聲底剛好相等時,系統(tǒng)達到最大的SFDR,此時可以用這個式子來表示:SFDR = (2/3)(IIP3-NF-10log( TERMAL NOISE)。

于是我們可以算出剛才提到的兩種單端轉(zhuǎn)差分方式,總體產(chǎn)生的信號增益、三階截點、噪聲系數(shù)和無雜散動態(tài)范圍。從指標上看相差不多,差分有源驅(qū)動的結(jié)構(gòu)總體失真和噪聲系數(shù)略高,但是SFDR性能也高一些。另外要注意,在單端無源轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中,如果去掉中頻放大器,滿幅的參考輸入功率為6dBm,且抗混疊濾波器的設(shè)計是非對稱的結(jié)構(gòu)。而且整個設(shè)計要加入更多阻性匹配器件,這就要求前級驅(qū)動的能力要強,也就是說電流和功耗要大。另外,單端運放的偶次諧波,共模抑制,電源抑制問題也都會一定程度上影響整體系統(tǒng)的性能。

另一方面,在傳送數(shù)據(jù)時,可以一位一位地傳,也可以將其分割成符號進行傳送,比如每個符號兩比特,然后將其分別對應到4種相位上,之后再作用到載波上進行傳送。這是一種很常見的調(diào)制模式,即QPSK。

通常情況,我們可以用星座圖來描述不同的調(diào)制方式,我們知道高階的調(diào)制可用于更高數(shù)據(jù)速率的收發(fā)器中,但同時需要更低的本振泄漏、更好功放線性度、更高的系統(tǒng)帶寬和解調(diào)器信噪比。一方面呢,ADI也在開發(fā)更高性能的產(chǎn)品以滿足客戶的需要,另一方面我們也要在系統(tǒng)設(shè)計時注意發(fā)掘問題的原理,并采用適當?shù)姆椒ê图记杉右越鉀Q。

圖6中我們可以看出接收系統(tǒng)中的噪聲和諧波對誤差向量幅度EVM的影響。也就是說,解調(diào)出來的信號相對理想的星座圖位置會有所偏移,一般我們用誤差向量幅度來衡量,過大的誤差向量幅度會導致符號錯誤并惡化位出錯率。特別在高階調(diào)制方式時,符號之間的位置更近,對誤差向量幅度的要求更嚴格。

圖4 單端輸入單端輸出的例子

圖5 全差分結(jié)構(gòu)的例子

圖6 接收系統(tǒng)中的噪聲和諧波對誤差向量幅度EVM的影響

由此我們可以得出,更高階的調(diào)制有著更高的數(shù)據(jù)速率,同時也要有更好的EVM,而更好的EVM意味著較高的無雜散動態(tài)范圍SFDR,而SFDR又與信噪比、交調(diào)失真和各次諧波項相關(guān)。所以要提高以上這些性能指標,采用平衡信號、差分結(jié)構(gòu)即可得到顯著改善。

總結(jié)

最后,對于好的射頻系統(tǒng)來講,主要關(guān)注的是如何提高對有用信號的敏感度,從而更好地將信號從噪聲、諧波和各種干擾中分離出來。而差分應用的好處就在于更好的共模抑制、電源抑制、抗電磁干擾能力、更好的線性度以及同等條件下相對單端信號更大的動態(tài)范圍。無疑,差分結(jié)構(gòu)優(yōu)勢明顯,更多也更適合用于高性能的射頻系統(tǒng)。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。

關(guān)鍵字: 驅(qū)動電源

在工業(yè)自動化蓬勃發(fā)展的當下,工業(yè)電機作為核心動力設(shè)備,其驅(qū)動電源的性能直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。其中,反電動勢抑制與過流保護是驅(qū)動電源設(shè)計中至關(guān)重要的兩個環(huán)節(jié),集成化方案的設(shè)計成為提升電機驅(qū)動性能的關(guān)鍵。

關(guān)鍵字: 工業(yè)電機 驅(qū)動電源

LED 驅(qū)動電源作為 LED 照明系統(tǒng)的 “心臟”,其穩(wěn)定性直接決定了整個照明設(shè)備的使用壽命。然而,在實際應用中,LED 驅(qū)動電源易損壞的問題卻十分常見,不僅增加了維護成本,還影響了用戶體驗。要解決這一問題,需從設(shè)計、生...

關(guān)鍵字: 驅(qū)動電源 照明系統(tǒng) 散熱

根據(jù)LED驅(qū)動電源的公式,電感內(nèi)電流波動大小和電感值成反比,輸出紋波和輸出電容值成反比。所以加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。

關(guān)鍵字: LED 設(shè)計 驅(qū)動電源

電動汽車(EV)作為新能源汽車的重要代表,正逐漸成為全球汽車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。電動汽車的核心技術(shù)之一是電機驅(qū)動控制系統(tǒng),而絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為電機驅(qū)動系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件,其性能直接影響到電動汽車的動力性能和...

關(guān)鍵字: 電動汽車 新能源 驅(qū)動電源

在現(xiàn)代城市建設(shè)中,街道及停車場照明作為基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,其質(zhì)量和效率直接關(guān)系到城市的公共安全、居民生活質(zhì)量和能源利用效率。隨著科技的進步,高亮度白光發(fā)光二極管(LED)因其獨特的優(yōu)勢逐漸取代傳統(tǒng)光源,成為大功率區(qū)域...

關(guān)鍵字: 發(fā)光二極管 驅(qū)動電源 LED

LED通用照明設(shè)計工程師會遇到許多挑戰(zhàn),如功率密度、功率因數(shù)校正(PFC)、空間受限和可靠性等。

關(guān)鍵字: LED 驅(qū)動電源 功率因數(shù)校正

在LED照明技術(shù)日益普及的今天,LED驅(qū)動電源的電磁干擾(EMI)問題成為了一個不可忽視的挑戰(zhàn)。電磁干擾不僅會影響LED燈具的正常工作,還可能對周圍電子設(shè)備造成不利影響,甚至引發(fā)系統(tǒng)故障。因此,采取有效的硬件措施來解決L...

關(guān)鍵字: LED照明技術(shù) 電磁干擾 驅(qū)動電源

開關(guān)電源具有效率高的特性,而且開關(guān)電源的變壓器體積比串聯(lián)穩(wěn)壓型電源的要小得多,電源電路比較整潔,整機重量也有所下降,所以,現(xiàn)在的LED驅(qū)動電源

關(guān)鍵字: LED 驅(qū)動電源 開關(guān)電源

LED驅(qū)動電源是把電源供應轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器,通常情況下:LED驅(qū)動電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。

關(guān)鍵字: LED 隧道燈 驅(qū)動電源
關(guān)閉