新型多ADC系统基准电压的设计(一)(一)

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超声成像系统通常使用一个大规模的ADC(模数转换器)系统。这些系统不仅需要精密的通道间匹配，而且还需要准确设计ADC的供电电压基准系统，以保持足够的动态特性。问题的由来　　超声成像系统通常使用一个大规模的ADC(模数转换器)系统，这些ADC的基准电压系统通常是为大规模的模数转换器组提供既精密又是低噪声的基准电压。为进一步保证精确性和稳定性，应该对ADC基准电压系统的输入进行缓冲，从而最大限度降低基准电压系统的负载效应。为满足这些要求，必须将高速ADC设计成既带有内部精密基准电压源亦可使用外部精密基准电压源的模数转换器。为说明这一点，不妨举如下实例:在医疗超声成像系统中通常要在其接收器的波束成形　　电路中使用大量的ADC(模数转换器)，而通常以16个、24个、32个等为一组。要得到最高的波束精度，就必须最大限度减小波束成形通道的误差。而导致误差的主要来源归结为噪声和施加到每个独立ADC的实际基准电压.当然，还包括连接到基准电压源的分布式负载等其它误差来源.然而在一个特定的系统中，连接到基准电压源的负载，却只是许多独立的阻性和容性负载。当今，有多种设计方案可为这种大规模的ADC阵列提供基准电压，值此介绍以下3种：　　*独立的片上基准。这种方式可为每个ADC提供了非常方便的基准电压连接，但模数转换器之间的配度较较差。　　*一个单一的外部基准电压能给ADC大规模阵列中的每一个（组），提供的基准电压输入。这种结构允许用户设计一个随意精确度的外部基准，但却存在由于阶梯电阻中的微小变化所产生的误差(这里每个ADC内置只有—·个阶梯)。　　*一个外部基准直接驱动ADC的基准电压阶梯抽头。这种方式由于直接控制供给每个ADC阶梯的基准电压，因而具有最高的增益精度。但需要驱动较低的阶梯电阻时，则很多ADC不允许接人到内部偏置点。ADC基准电压设计思想　　要确定ADC基准电压的设计思想首先要了介关于ADC精确度方面的问题在许多应用中，增益和噪声电平是影响ADC精度的主要因素。　　众所周知，ADC的增益是可用传输函数的斜率来表示，该斜率表示模拟输入时与所相对应的数字输出之间的关系。目前，一种评估增益的方法是测量满量程(FS)输入范围，而它直接受基准电压的控制。对于医疗超声成像系统来说，ADC满量程输入范围的变化会导致波束成形误差，该误差它还会改变ADC的钳位点，而钳位点是影响某些信号解调电路的重要因素。　　ADC的噪声电平确定了可利用的动态范围，一般情况下应该尽量提高系统的动态范围。ADC噪声中的基准电压噪声成分可以是加法性噪声或乘积性噪声，利用每个ADC的本地旁路电容可以很容易地滤除加法性噪声，这种方式已在大多数设计中用来优化ADC的动态特性。另一方面，乘积性噪声更为隐蔽。对于医疗超声成像系统应用中，音频段中的基准电压噪声会调制射频段的强“静止”信号，这种强“静止”信号由超声目标中的静止组织产生。而音频调制在射频信号上产生的边带均被多普勒探测器解调，在检波后的多普勒输出信号中产生出音频干扰。　　那如何估算医疗超声成像系统应用中所允许的音频噪声？应假定将一个接近满量程(FS)的射频信号施加到一个10位ADC器件上，如MAXl448。该器件的动态范围(接近60dB)预示-60dBFS的噪声基底，将该噪声电平折合到1Hz带宽。对于80MHz的采样速率，奈奎斯特频宽为40MHz。修正因子为，这使ADC的噪声基底成为-60dBFS-76dBFS=-136dBFS。故设计要求基准电压噪声