13.2A 50mW的帶通SD ADC(模數轉換器)
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圖1對
圖2
圖1對將一個(gè)中頻信號進(jìn)行數字化的兩種方法進(jìn)行對比。第一種方法需要幾種大功率的模塊，即，可變增益放大器(VGA)，抗混疊濾波器(AAF)和ADC，而第二種方法將此模塊用一個(gè)帶LC諧振電路的帶通SD ADC所替代。借助時(shí)間連續環(huán)路濾波器，帶通SD ADC對固有混疊進(jìn)行保護，省去了AAF。由于A(yíng)DC的輸入噪聲較低，且它的電流型輸入能提供較強的信號，所以它的動(dòng)態(tài)范圍較寬，因此，
圖2是較詳細的ADC結構。鑒于上述討論，低噪放(LNA)加混頻器的跨導視為gm=10mA/V。低噪放加混頻器的輸出電流2mApp直接作為ADC的輸入，而沒(méi)有經(jīng)過(guò)不必要的I-V或V-I轉換。8個(gè)元件的電流型DAC(IDAC)的電流減去反饋數字輸出電流，生成一個(gè)驅動(dòng)LC諧振電路的誤差電流。LC諧振電路由兩個(gè)外部5.6mH的電感和一個(gè)電容組成。通過(guò)一個(gè)9位片上電容陣列將電容值微調到所需值的1%以?xún)?。LC諧振電路在相關(guān)頻帶內的有效阻抗為Z=6KW，此阻抗將造成12VPP的電壓擺動(dòng)，如果不是來(lái)自于IDAC的反饋，IDAC的反饋只能導致以下的電壓擺動(dòng)。前端電路較大的有效增益為gmZ=60，當低噪放有輸入信號時(shí)，會(huì )使ADC后端的噪聲由減少到只有。由于此噪聲比低噪放/混頻器的輸入噪聲低8dB，因此，ADC的后端對IC噪聲特性的影響不大。由于LC諧振電路不產(chǎn)生噪聲，加之無(wú)失真和不耗電，因此，LC諧振電路是帶通SD ADC中理想的第一諧振器。
圖3
VGA通常用于當信號較弱時(shí)，通過(guò)增益來(lái)降低ADC的輸入噪聲。但是，圖2中的VGA是ADC的一個(gè)內部元件，它的主要目的是當信號較弱時(shí)降低功率消耗。為了平衡大信號的電流，IDAC元件的總電流必須為2mA，但是當信號較弱時(shí)，元件的電流可以降低(本方案中降低了1/4)，以節省功耗。全面地改變IADC可以相應地改變ADC，使AGC功能得以實(shí)現。全面地降低IDAC可以減小ADC后端的信號擺動(dòng)，并且利用圖中的可變增益元件使電路得到最有效的補償。為了保持調制器的動(dòng)態(tài)范圍，VGA的增益會(huì )隨IDAC的全面波動(dòng)而反向變動(dòng)。VGA作為一個(gè)其gm值可變的模塊，通過(guò)改變非退化雙極結型晶體管(BJT)差分對中的拖尾電流來(lái)控制。
ADC的第二個(gè)諧振器也使用了一個(gè)LC諧振電路。圖3中的VGA和有源RC諧振器消耗2mA的電流，并且不需外部元件就能滿(mǎn)足第二級動(dòng)態(tài)范圍的要求?？删幊屉娙蓐嚵锌梢詫?shí)現RC諧振器的調諧。
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