Развитие электроники идет по нескольким направлениям.
Один из них – увеличение рабочих частот. И если 10-15 лет назад АЦП/ЦАП можно было встретить только в трактах ПЧ, то сейчас можно напрямую оцифровывать СВЧ-сигналы до 4 ГГц, а их прямой синтез – до 24 ГГц.
Одним из безусловных лидеров рынка в этом сегменте является подразделение компании Теледайн E2V , которая успешно конкурирует с аналогичной продукцией компаний Аналоговые устройства И Инструменты Техаса .
Подразделение Теледайн E2V Производство АЦП/ЦАП расположено в Гренобле, Франция.
Как известно, для поставки высокотехнологичных микросхем обычно требуется лицензия.
АЦП/ЦАП здесь не является исключением, хотя некоторые 8/10-битные модели поставляются без него.
В любом случае получить европейскую лицензию обычно гораздо проще, чем американскую.
Давайте рассмотрим ряд инноваций и применений продукции этой компании.
1. Одно ядро — значит одно ядро! Одним из способов увеличения скорости АЦП является чередование каналов.
Но все в этой жизни имеет свою цену.
Обычно это приводит к появлению в спектре паразитных составляющих.
Поэтому некоторые недобросовестные производители об этом умалчивают. Но это не так Теледайн E2V ! 
Рис.
1 Ложные компоненты при переключении каналов В некоторых приложениях это может не иметь большого значения.
Но, например, в радарах эти паразитные компоненты обычно видны как воображаемые цели, что очень важно.
Рис.
2 Воображаемые цели 2. Интерфейс ESIstream Компания Теледайн E2V производит АЦП/ЦАП с интерфейсом ЭСИстрим.
Справедливо учитывая, что он имеет массу преимуществ по сравнению с обычным стандартом.
JESD204. Они показаны в таблице ниже.
Таблица 1 Сравнение ESIstrem и JESD204
| ЭСИстрим | JESD204 | |
| Ээффективность | Заголовки 12,5% | Заголовки 25% |
| Упрощенная реализация | Спецификация 10 страниц | Спецификация 160 страниц |
| Требуемые логические элементы | 1000 | 8000 |
| Меньше задержки | 40 нс на всю ссылку | Зависит от синхронизации LMFC. Может меняться при каждом включении питания |
| Синхронизация | медленный PRBS | нужна внешняя синхронизация |
| Источник | Доступно на сайте esistream.com. | В некоторых случаях это интеллектуальная собственность.
|
Представьте, насколько все усложняется в многоканальной системе, когда необходимо оцифровать несколько сигналов одновременно.
Например, в фазовой антенной решетке.
Для этого случая компания Теледайн E2V вместо сигналов параллельной синхронизации используется специальная кодовая последовательность, которая передается последовательно от АЦП к АЦП и обеспечивает их синхронизацию независимо от топологии печатной платы.
Рис.
3 Последовательная синхронизация 4. Сколько бит выбрать, или коварный ENOB ЕНОБ -> (Effective Number of Bits), или эффективное количество бит, является важным параметром АЦП, особенно на высоких скоростях.
Казалось бы, понятно, что 12 лучше, чем 10, а 10, чем 8. Но это не всегда так, особенно при сравнении быстродействующих АЦП разных производителей.
На рисунке ниже сравнивается ENOB в зависимости от частоты для EV12AD550 (12 бит) и ADC12D1600 (12 бит).
Условия сравнения, строго говоря, неизвестны, но вполне возможно, что ENOB 12-битного АЦП будет таким же, как у 10-битного АЦП, или близок к нему.
Что, вообще говоря, может быть обидно – они стоят по-разному.
Рис.
4 ENOB в зависимости от частоты 5. Расскажите пару слов о зонах Найквиста Дискретные системы обладают интересным свойством, а именно стробоскопическим эффектом, когда быстро меняющийся сигнал воспринимается как медленный.
Каждый видел на видео медленно вращающиеся блики на колесах автомобиля или почти застывшие лопасти вертолета.
Все дело в сглаживании частот, когда объект вращается практически со скоростью, кратной частоте кадров.
В случае с ЦАП выходной сигнал можно сформировать таким образом, чтобы он содержал гармоники порядка N. Если только полоса пропускания выходного усилителя ЦАП это позволяет, то там должен быть соответствующий фильтр.
Понятно, что по амплитуде они будут меньше, но в ряде случаев ее вполне достаточно для прямого синтеза СВЧ-сигналов.
Вплоть до 8-й зоны Найквиста, как нам сообщает компания.
Теледайн E2V .
Дело в том, что выход ЦАП может работать в 4 разных режимах: NRZ, когда выходное напряжение меняется только в момент изменения состояния; РТЗ, когда генерируется униполярный короткий импульс заданной амплитуды; НРТЗ по сути является разновидностью предыдущего и ВЧ, когда генерируется пара коротких многополярных импульсов заданной амплитуды ЦАП.
При этом зоны Найквиста, как мы видим, распределены по-разному.
Рис.
5 Зоны Найквиста Ниже приведен спектр сигнала в районе 12 ГГц, полученный этим методом.
Его SFDR (динамический диапазон без побочных эффектов) около 50 дБн вполне достаточен для многих приложений.
Рис.
6 Сигнал 12 ГГц Подобный подход можно использовать при приеме синусоидальных или повторяющихся импульсных сигналов даже при больших значениях N. 6. Прямое понижающее преобразование Пример такого преобразования из 2-й зоны Найквиста показан на рисунке ниже.
Рис.
7 Прямое понижающее преобразование для L-диапазона 7. Отладка Гигагерцовые АЦП/ЦАП по-прежнему недешевы.
Помимо сложной проводки, как правило, их использование предполагает совместную работу с высокопроизводительными цифровыми системами.
СОК/ПЛИС .
Например, такой как Альтера , Ксилинкс или Решетка .
Чтобы облегчить жизнь разработчикам и получить быстрые результаты Теледайн E2V предлагает готовые демонстрационные наборы.
Выглядят они, прямо скажем, несколько фантастически.
Наверное, они тоже стоят. Хотя, судя по всему, это будет дешевле, чем строить самому.
Рис.
8 Демонстрационный комплект Плата FPGA EV12AD600 В связи с этим желаю всем здоровья и успешного использования гигагерцовых АЦП/ЦАП в своих проектах.
Теги: #Производство и разработка электроники #Электроника для начинающих #Инжиниринг данных #АЦП #uwb #DAC #JESD204 #ESIstream #Прямое преобразование #РЧ АЦП #РЧ ЦАП #Высокоскоростной #SFDR
-
Знакомство С Iis Express
19 Oct, 24 -
Облако - Сортировка
19 Oct, 24 -
Время В Клеточном Автомате
19 Oct, 24 -
Внедрение Openstack И Куда Двигаться Дальше?
19 Oct, 24 -
Обзор Ноутбука Asus Zenbook Ux3400Uq
19 Oct, 24
