高速数据转换
由迈克·科恩（ 602 ） 746-7337
介绍
设计考虑用于高速数据转换
是，在很多方面，类似于那些用于在数据转换
一般。高速电路有时可能会显得不同
因为器件的类型可以被限制，只有某些设计
技术和体系结构可以成功地使用。但
基本是相同的。高速的电路或系统
真正那些倾向于按国家的最先进的极限
动态性能。
此公告的重点是更基本的建筑
块，例如运算放大器，采样/保持，数模和
模拟到数字转换器（ DAC和ADC ） 。它的结论
与测试技术。运算放大器，这往往是基本
系统构建模块，被首先考虑。采样/
保持其在数据转换中发挥重要作用的
考虑下一其次是DAC和ADC的最后。模数转换器
真的其他三个电路的组合。重点
因为是考虑到混合和单片的设计技术，在
实践中，最高的性能水平达到
使用这些方法。该材料是从一个呈现
设计视角。理论和实践的例子是OF-
fered所以无论是数据转换组件设计和
用户会发现该材料是有用的。提出的概念做
不需要与数据转换的丰富经验。乐趣
damental概念进行了讨论，允许受试者是
很容易理解。该材料强调高速税务局局长
CUIT考虑电路理论不及时治疗深度。
主题包括在本公报
A.放大器架构
1.缓冲区
2.业务
3.开环
4.比较
B.放大器的应用
1.采样/保持
2.峰值检测器
C.数模转换器（DAC）
1.双极
2.去抖DAC
D.模数转换器
1.逐次逼近
2. FLASH
3分不等
E.测试技术
1.建立时间
2.孔径抖动
3.节拍频率测试
4.伺服回路测试
1
V+
R
5
V
BIAS1
Q
6
Q
4
R
2
V
IN
Q
1
R
4
Q
2
R
3
R
1
Q
3
V
BIAS2
Q
5
R
6
V
OUT
3
4
V–
图1.高速双极性缓冲。
放大器结构
所有类型的放大器起到数据中起重要作用
转换系统。由于高速放大器都
有用的，难以设计，一个了解自己
操作是很重要的。四种不同类型的放大器的
结构进行说明。缓冲器，运算放大器开环
放大器和比较器可在几乎任何被发现
信号处理应用。
缓冲区
开环缓冲区的无处不在的现代形式
射极跟随器。这个电路是受欢迎的，因为它是简单的，
成本低，宽频带，和方便适用。开环缓冲器
是在高速系统中非常重要的。它有异曲同工之
目的为在较低速度系统的电压跟随器。这是
经常用作宽带运算放大器的输出级和
其他类型的宽带放大器。考虑两个缓冲
电路图，图1和2的输出的阻抗
每个缓冲区为约5Ω和几百带宽
兆赫可以实现。场效应管缓冲区通常是
以混合形式实现为非常宽带FET和
晶体管通常不提供在同一个单片
流程。缓冲区的所有双极形式是能够
AB-027A
美国印刷六月，1991
11
1991年的Burr-Brown公司
的运算放大器
几个例子将显示描绘的架构
宽带运算放大器。这些放大器具有建立时间
to
±0.01%
下为100ns ，而在闭环带宽
过量为100MHz 。这个问题经常有人问， “多少钱
环路增益足够？ “宽带放大器一般不
实现尽可能多的开环增益较低的频率扩增
fiers 。这是带宽的优化结果和
V+
R
G
Q
1
V
IN
C
L
R
L
V
OUT
相位裕度。如果开环增益是稳定的温度
和线性度与信号充足，但对于高要求
开环增益减小。这是重要的，因为它是
难以实现的高开环增益的宽带扩增
网络连接器。
有几种方法来塑造开环增益/相位
特性，或者波德图的放大器。该方法
选上取决于高压摆率和快速建立时间是否
要强调的。稳定的闭环的方法
这些放大器的环路增益也将产生不同的
建立时间特性。所有这些好处
方法进行说明。所述第一放大器具有一个场效应晶体管
输入，而另一个具有一个双极性输入。高速amplifi-
器应该被设计成驱动50Ω负载是最有用的。
50Ω电缆通常用于高速系统
互连信号。
1.4
K = 0.35 ， T = 5.6ns
1.2
Z
OUT
= +重
β(ω)
=
ωβ
=
R
G
+ RB
β(ω)
相对幅度
β(o)
ω
1+j
ωβ
ω
t
β(o)
R
G
+ RB
β(o)
+
j
ω
(R
G
+ RB ）
ω
t
1.0
0.8
0.6
K = 0.51 ， T = 1.9ns
0.4
0.2
0
K = 0.44 ， T = 4.7ns
Z
OUT
= +重
Z
OUT
= R
EQ
+ j
ω
L
EQ
射极跟随器图4.输出阻抗。
0
1
2
3
4
5
时间（纳秒）
6
7
8
9
V
OUT
V
IN
=1–
[
1
1
t
t
k
2 2
COS + 2π （ 1 - K
2
)
2
e
–2πk(t/T)
2 1/2
罪2π （ 1 - K）
T
T
(1 – k )
]
图7.结果。
1
R
O
V
OUT
V
OUT
V
IN
其中：T = 2π （L
EQ
C
L
)
2
k=
[
R
EQ
L
EQ
+
1
R
L
C
L
]
T
4π
V
IN
R
O
R
EQ
= +重
L
EQ
=
R
G
+ RB
β(o)
V
IN
V
IN
电缆
输入
V
R
G
+ RB
ωT
V
图5.时间响应。
V
OUT
T
V
V/2
V/2
收到
V/2
f
T
= 1GHz的
R
G
= 50
RB = 50
重= 5
C
L
= 50pF的
β(o)
= 100
k = 0.35
T = 5.6ns
f
T
= 5GHz的
R
G
= 50
RB = 50
重= 5
C
L
= 50pF的
β(o)
= 100
k = 0.44
T = 4.7ns
f
T
= 5GHz的
R
G
= 50
RB = 50
重= 5
C
L
= 50pF的
β(o)
= 100
k = 0.51
T = 1.9ns
T
T
V
OUT
V
再FL ected
V/2
图6.不同条件。
图8.返回匹配的电缆。
3
V+
I
1
I
2
C
2
Q
3
C
1
A
1
Q
4
V
OUT
G=
1
β
1
1–
ω
ω
+j
A（ O）
β ω
1
ω
2
A（ O）
β
2
(
1
1
+
ω
1
ω
2
)
G=
1
β
1
1–
ω
2
2
ωn
+ 2ζ
( )
ω
1
+
ω
2
ω
ωn
哪里
ωn
= A（ O）
β ω
1
ω
2
ζ
=
2 A（ O）
β ω
1
ω
2
In
Q
1
Q
2
+ IN
阶跃响应：
e
0
(t) =
1
E（ t）的1 -
β
1
[
t
-ζωnt
1 –
ζ
2
罪（ ωN
1 –
ζ
2
T + COS
–1
ζ)
]
V–
Aβ
1
β
1 + Aβ
A（ O）
ω
ω
1+j
ω
1+j
ω
1
2
图11.瞬态响应积分补偿。
G=
A(ω) =
(
)(
)
Aβ
案例2
案例1
极
由于
积分
第二
极
案例1
ζ
= 0.2
案例2
ζ
= 0.8
图10.积分补偿。
如前面所提到的，有两种方法可用于的COM
pensating此扩增的开环频率响应
费里。将要讨论的第一种方法称为积分
反馈作为电容从输出级向连接
输入级的漏极。图10示出的框图
此连接的它更清楚地说明了为什么它
被称为积分补偿的积分形成
围绕该放大器的输出增益级。优势
积分器的反馈是闭环频率
回应了所有的极分母，这意味着
该瞬态响应是耐受参数变化。
如将要示出，另一种类型的频率补偿的
被称为“双峰”或“零极点对消”，它可以
较差的瞬态响应，由于小参数杂物 -
系统蒸发散。的积分反馈的另一个好处是更低的噪音
作为积分器的输出形成了一个输出滤波器作为对比
以零极点对消，只有形成一个不完整的
输入级的滤波器。图11和图12示出了关系
频率和时间或瞬时响应之间的船
反馈放大器，它采用积分回馈。
- 图13至图16示出了零极点的效果
不匹配。零极点匹配创造了一个“尾巴”或长
时间常数沉降术语中的瞬态响应。 Pole-
零补偿效果不如积分回馈
在稳定的放大器，但应考虑存在
次当积分器本身会变得不稳定。
零极点补偿放大器往往具有更高的转换
率。
f
11
f
12
f
G
T
f
2
案例1
案例2
f
e
O
(t)
案例2
案例1
图12.开环增益，闭环增益和转录
过性反应积分补偿。
将要讨论的是被称为第二体系结构
折叠级联运算放大器。该电路AR-
rangement是非常有用的，因为所有的开环增益是
在单级实现。因为所有的增益的显影
在一个单级，更高可用增益带宽积将
结果作为波德图往往会看起来更像一个
极响应，这意味着更大的稳定性。
图17示出了这种类型的的简化示意图
放大器。这个放大器的输入端是基
晶体管Q
1
和Q
2
。晶体管Q输出
1
和Q
2
采取从它们各自的集电极与施加到
在共同的基础，不穿透概率Q的发射器
4
和Q
5
。晶体管
Q
4
和Q
5
充当共源共栅器件在降低阻抗
5
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