將數據轉換器IP集成到系統芯片簡(jiǎn)化設計技術(shù)(一)
系統芯片其他邏輯塊產(chǎn)生的過(guò)大噪聲會(huì )進(jìn)入數據轉換器繼而影響其性能。為確保數據轉換器與其他邏輯塊很好地隔離,物理集成過(guò)程的第一步是在系統芯片中合理確定數據轉換器的位置。
技術(shù)1:在活躍邏輯(攻擊者)和模擬模塊(受害者)之間保持一定距離
對于普通的模擬-數字轉換器,采用這一技術(shù)可按照圖3中的四個(gè)步驟進(jìn)行操作:
1. 將數據轉換器(如模擬-數字轉換器)遠離數字開(kāi)關(guān)電路;
2. 數據轉換器數字接口朝向芯片噪聲較大區域,而模擬接口朝向芯片較安靜區域;
3. 將時(shí)鐘源(如鎖相環(huán))盡可能靠近數據轉換器;
4. 如果數據轉換器臨近區域有數字開(kāi)關(guān)走線(xiàn)或邏輯塊,請設立一個(gè)禁入區域
?。礇](méi)有金屬、晶體管或有源區的區域),以便將數據轉換器與邏輯塊或布線(xiàn)隔離開(kāi)。
技術(shù)2:數據轉換器靠近模擬I/O焊盤(pán)
進(jìn)入模擬-數字轉換器輸入的任何噪聲或不需要的信號將被轉換器視為“真”信號,繼而出現在數字輸出中。模擬-數字轉換器能夠區分的最小電壓(用最低有效位(LSB)表示)決定數據轉換器的準確度,也是模擬-數字轉換器最大擺幅(FS)及其分辨率(N)的函數(如以下方程所示)。以0.5V峰-峰最大輸入擺幅的12位單端模擬-數字轉換器為例,最低有效位范圍很小,僅為 122.1μV。
LSB = FS/2N
在如此高的準確度要求下,如果轉換的數字信號(攻擊者)電容耦合(串擾)到模擬-數字轉換器輸入(受害者),數字輸出信號中耦合的攻擊信號的頻譜含量可能會(huì )超出模擬-數字轉換器的噪聲本底值,從而影響系統性能(頻譜純度)。
同樣,串擾數字-模擬轉換器輸出對系統性能產(chǎn)生相似的影響,即轉換的數字信號電容耦合到數字-模擬轉換器輸出可以生成超出數字-模擬轉換器噪聲本底值的頻譜含量。
采用差分輸入的模擬-數字轉換器,或是采用差分輸出的數字-模擬轉換器,都具有較強的抗共模噪聲干擾能力,因為攻擊者均衡地耦合到正負差分信號。為充分利用這種高抗噪聲干擾能力,使用這些數據轉換器應同時(shí)采用正確屏蔽和外部信號布線(xiàn)等設計技術(shù)。
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