本文將推出一系列文章，探討如何為系統仿真的數據轉換器建模。

工程師們經常想知道。在處理各種設計進度緊張的項目時，他們經常想知道他們想找到答案但沒有時間的問題。他們仍然想知道。

在他的工程工作過程中，您的作者想知道有關與RF模擬信號以及I和Q數字信號之間的數據傳輸的各種問題。最近，他有時間尋求其中一些問題的答案，并在技術文章中提供了他能夠獲得的任何結果。前面的一篇文章討論了”I和Q合并和分離應該以數字方式還是模擬方式進行？“和另一個提供”良好通信鏈路性能的要求".

最初文章中的圖1顯示了直接RF數模轉換和直接RF模數轉換的選項。（請注意，數模轉換器{DAC}和模數轉換器{ADC}統稱為“數據轉換器”。

圖 1（a）.

調制器

圖 1（b）.

解調器

在那篇文章中，您的作者想知道的一件事是：圖1中的DAC和ADC對良好的通信鏈路性能的質量要求是什么？關于這個問題似乎沒有太多出版物。

這讓他想知道，如果他要模擬通信鏈路中的數據轉換器，應該如何建模？

對于誤碼率 （BER） 模擬，將發現的誤碼數除以計算 BER 的總位數。對于具有統計顯著性的結果，應該計算幾百到一千個錯誤。即使對于 10-4 的相當高的 BER;計算 500 個錯誤需要 500 萬位。為了使仿真在合理的短時間內運行，必須找到一個相當簡單的模型，該模型可以充分捕獲所有相關的數據轉換器特性。

本文描述了他找到的信息。將討論分成關于ADC和DAC的討論是很有用的。版本 .02 中添加的注釋;本文不考慮Σ-Δ型數據轉換器。

模數轉換器 （ADC） 的型號

下面的參考文獻 [4] 至 [18] 討論了 ADC 的分析、模型、仿真、測試和規格。特別是[13]、[14]、[16]和[17]提出了對ADC性能的某些方面進行建模的模型。作為一名工程師，您的作者想知道是否有可能使用更簡單、更易于理解的模型。

圖2顯示了5位ADC的量化。有 2 個5 = 32 級。由于輸入可以是正輸入，也可以是負輸入，因此稱為雙極性輸入ADC。您的作者想知道的一個方面是峰值和平均信號之間相對于滿量程 （FS） 的 dB 之間的差異。

圖2.

圖2中信號的峰值電壓在+0.9375伏（FS+）和-1伏（FS-）之間;這是 ±1 伏到一個很好的近似值。

RF工程師習慣于處理信號的均方根值。正弦波的均方根值為0.707伏，相對于FS為3 dB。由于這在過去使您的作者感到困惑，他選擇定義單位dBpeakFS（信號相對滿量程的電壓峰值dB）和dBrmsFS（信號相對于滿量程的均方根值的dB）。

另一個問題涉及有人關心的ADC輸出帶寬。對于ADC的早期音頻應用，人們通常擔心完整的奈奎斯特帶寬。

但是，對于圖1（b）所示的直接RF采樣，僅關注信號占用的奈奎斯特頻帶部分，加上少量保護頻帶。這導致作者定義了“相關帶寬”，如圖 3 所示。

“感興趣的帶寬”是由數字信號處理（DSP）處理的帶寬。它通常是所需的信號帶寬或更寬一點。

圖3.

請注意，在圖3中，盡管信號和“相關”帶寬相同，但兩者的中心頻率卻不同。這可能是由于第一篇文章中描述的帶通采樣，其中ADC時鐘充當混頻器的本振。ADC時鐘的頻率將表示為fS。奈奎斯特頻率 = F奈奎斯特 = fS/2.

選擇用于實現模型的輸入信號

為了表征 ADC 以創建良好的模型，有必要定義有用的輸入信號。大多數 ADC 規格都是使用單個正弦波輸入創建的。然而，由于它的帶寬為 0 Hz 并且沒有包絡變化，因此它看起來不是一個很好的信號。如圖 4 所示，2 音輸入具有大于 0 Hz 的帶寬并且具有幅度變化。使用兩個高質量信號源和正確的功率組合很容易在測試臺上生成。此外，大多數數據表都有一些關于 2 音輸入的設備性能的信息。

圖 4。

[4] 和 [12] 中還提出了雙音測試信號。已提出的其他測試信號包括具有任意頻譜形狀的高斯輸入 [17] 和 AM 或 FM 信號 [5]。通常，這些需要不太常見的信號發生器，并且通常不會在數據表中顯示為測試輸入。

在下一篇文章中，我們將討論使用有效位數 (ENOB) 的 ADC 模型。

參考

一般信息

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ADC 分析、模型、仿真、測試和規范

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