通信应用中差分电路设计的相关技术

ADI公司以足够的保真度成功捕获信号是通信系统设计的一大难题。严格的标准规范会要求选择合适的接口拓扑结构。本期座谈介绍了差分设计技术的优势，以及其性能优势在当今高性能通信系统中如何影响严格的系统需求。此外，将回顾射频的定义，概要说明系统预算，并对比不同的实现方法。通信应用中差分电路设计的相关技术有哪些呢？首先对单端和差分信号进行一下比较，然后简单介绍接收器的信号链和系统性能方面一些需要考虑的因素，然后就会发现差分应用的优势。从驱动ADC的角度与单端应用作比对，我们会发现差分应用会更容易实现较高的数据率。最后呢，我们将回到系统设计层面，总结差分应用的好处。单端和差分信号首先谈到单端和差分信号的概念，这个大家都比较了解了。这里我们用另外一种方式来表达，我们可以将信号分为不平衡信号或平衡的信号，单端信号属于不平衡信号，因为它是单侧信号，所以是相对地而言的，没有与之平衡的信号对，相比平衡信号，不平衡的信号呢一般会产生较高的谐波失真。而差分信号，则是平衡信号，差分对一般有着共同的共模电平和幅值相同的差模电平。衡量差分信号或者说平衡信号时，我们关心的是正负输入端信号的差值变化。这种平衡的信号带来的谐波失真就相对小很多。系统级设计另一方面，在通信系统应用的时候，我们看到一个比较通用的超外差接收器的信号链，图1 为通用的超外差接收器的信号链，在天线后接一级低噪放大器，用于放大信号并抑制噪声，而后用两级混频器将信号下变频到较低频，其间我们会加入适当的滤波器，以滤除有用信号频带以外的噪音和谐波，之后就是驱动ADC的缓冲运放。这是我们今天主要讨论的问题。这一级运放的主要目的是调节信号的电平范围，提高驱动能力，有时候也要作为单端差分之间的转换。在进入ADC之前我们需要加抗混叠滤波器，最后是用ADC对基带信号进行模数转换。我们看到如果系统想实现较高的动态范围，除信号以外不能引入过多的噪声和谐波。图1 通用的超外差接收器的信号链来具体看一下在一个通信系统中有哪些比较值得注意的性能和指标，在我们对单端信号和差分信号作比较之前，我们需要了解一些系统级设计所要考虑的问题。那么，什么样的设计是一个较好的射频系统设计呢？首先，信号灵敏度要高，这意味着较低的噪声，时钟引入的相位噪声同样要低。输入信号要有足够的驱动能力，相关的指标，如高的三阶截点和1dB压缩点。然后就是各个模块的性能是否足够好，是否能较好的区分信号和噪声，线性度是否足够好等等。另外呢就是低功耗低成本等方面的考虑了。我们说差分信号链相对单端信号来讲有很多优势。由于是差模信号，输出的是两个差分信号，实际上输出的差模信号幅度相对扩大了一倍，换一个角度来讲，在同等输出范围条件下，工作电压会更低。这样，在要求低谐波失真的应用中，就可以保证足够的幅值余量。差分系统自身类似奇函数的特性可以消除系统中的偶次谐波项，也就是说2次、4次、6次谐波等，在这些频点上的谐波相对奇次谐波会很小甚至看不到。最后，由于信号的返回路径不再是地平面，信号受地平面或是电源平面影响不是那么敏感，从而减少了噪声的耦合引入，同时实现更好的抗电磁干扰效果。如图2所示，单端信号会对共模噪声、电源噪声和电磁干扰比较敏感，运放会对这些噪声一定程度的放大。而差分信号由于两侧信号自身形成电流回路，抑制了共模噪声和干扰，仅对差模信号进行有效放大。通过推导，我们也可以看出差分放大的奇次特性，理想情况下频谱上我们仅能看到基波和奇次项谐波。在这里我们仅给出结论，比较值得注意的是三次谐波和它引起的三阶截点，IP3是在基波和三阶失真输出曲线交点的理论输入功率，它是描述放大器线性程度的一个重要指标：在通信系统设计中，对有用信号的驱动、提取并加载到ADC输入上是很关键的问题。对于高精度系统设计，要求对器件和接口方式进行适当的选择。我们将给大家几个例子，但在此之前请大家了解，如图3所示，我们要提取的是蓝色部分的有用信号，它的能量很小而且还有周围信号和噪声的干扰。为了把它抓出来，我们要对噪声，动态范围，和其他一些ADC相关的指标加以注意，后面的幻灯片中将具体说明。我们看到功能实现的主要模块包括缓冲运放，抗混叠滤波器和ADC。图2 单端和差分信号差别

Java 基本数据类型

TypeScript BigInt

12 Shell 正则表达式

Android相对布局RelativeLayout