模擬前端電路
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一般AFE為通用單元。AFE可以是“Littled，big-A”（少數為數字電路，多數為模擬電路）器件，用一個(gè)簡(jiǎn)單的狀態(tài)機控制多路轉換器，將信號傳輸給一個(gè)或多個(gè)數據轉換器。AFE也可以是“big-D,little-a”（多數為數字電路，少數為模擬電路）器件，包括一個(gè)或多個(gè)數據轉換器并帶有其他微控制器外設。所有AFE的共同功能特點(diǎn)是它們的數據轉換器（DAC和ADC）。其DAC結構沒(méi)有大的差別，但ADC結構可以是Δ-Σ、逐次近似和流水線(xiàn)架構。每種架構在容吐量、分辯率、等待時(shí)間、濾波要求、功耗和硅占位面積方面均有局限性。不同的轉換器架構在不同的目標應用中有不同的功能。
通用AFE
一些公司，包括ADI、Linear、Maxim和Silicon Labs采用硅CMOS增加儀器型ADC編程能力。其差別在于編程能力的類(lèi)型一狀態(tài)機或微控制器。如Linear 公司的ADC在輸入具有引腳短接編程多路轉換器，這種性能受到過(guò)程控制系統或傳感器設計工程技術(shù)人員的喜愛(ài)。
不同的供應商對多路ADC AFE有不同的設計。這包括引腳短接或寄存器控制（通過(guò)并行接口）編程和單或多數據轉換器。
Linear 公司的LTC1850/51 AFE片上8通道多路轉換器向10或12位逐次近似ADC傳送信號（見(jiàn)圖1）。AFE具有掃描模式，可在8個(gè)多路轉換通道間重復循環(huán)，并用連續掃描的16位地址和配置按順序編程。也可以讀回時(shí)序存儲器。所有這些均通過(guò)短接AFE引腳來(lái)控制。
LTC1850家族中的每一款8位和10位產(chǎn)品都包含一對單逐次近似ADC和內置8通道多路轉換器。絕對采樣率可達1.25Msamples/s。但是，實(shí)際的采樣率取決于采樣的輸入數量。也就是說(shuō)，如果設計僅要求兩個(gè)輸入通道，那么，每個(gè)通道應連接多路轉換器的4個(gè)輸入，而每個(gè)通道的取樣率應為625Ksamples/s。當每個(gè)多路轉換器通道有不同的輸入時(shí)，吞吐量為156Ksamples/s。
ADI公司的AD7266采用類(lèi)似的設計理念（有專(zhuān)門(mén)的應用領(lǐng)域）。該器件集成了兩個(gè)獨立的12位逐次近擬ADC，允許同時(shí)采樣和轉換兩個(gè)通道，吞吐率達2Msamples/s。每個(gè)ADC前面加有一個(gè)3通道多路轉換器和一個(gè)抵噪聲、寬帶跟蹤保持放大器（可處理超過(guò)10MHz的輸入頻率）。每個(gè)ADC有兩個(gè)模擬輸入，可編程3個(gè)全差分對或6個(gè)單端通道。每個(gè)通道的轉換結果，可在單獨數據線(xiàn)上同時(shí)讀取或在同一數據線(xiàn)上連續讀取。
Maxim公司的1402多路轉換的信號較少，但分辨率較高，用Δ-Σ調制器和數字分樣濾波器可以達到16位精度（圖2）。數字濾波器的用戶(hù)可選擇取樣因數，允許降低轉換分辨率以換來(lái)較高的輸出數據率。在輸出數據率480SPS可實(shí)現真正的16位性能?？稍O置MAX1402的輸入多路轉換器，用來(lái)管理3個(gè)全差分信號或6個(gè)偽差分信號。多路轉換器的后面是兩個(gè)斬波放大器、一個(gè)可編程增益放大器（PGA，增益1_128）、一個(gè)用于消除系統漂移的粗DAC和一個(gè)2階Δ-Σ轉換器。1位數據流被可配置為SINC1或SINC3的集成數字濾波器濾波。轉換結果可通過(guò)一個(gè)SPI/QSPI兼容的3線(xiàn)串行接口得到。
Silicon Labs的C8051 F350采用“多數字，少模擬”設計，這是公司最新推出的帶片上ADC的8051兼容MCU。它集成有8通道24位Looksamples/s轉換器、50MHzCPC。外設包括雙8位DAC和溫度傳感器以及串行通信外設（UART，SPI，SMBus串行口）。
同樣，Microchip 公司的PIC16F684、PIC16F688和PIC12F683 PIC基MCU 包含10位逐次近似ADC和8輸入多路轉換器。
更為復雜的是Cypress公司的PSOC家族，具有一組復雜的數字和模擬單元，完全可以電路內重新編程。一個(gè)PSOC IC模擬單元可包含多達4個(gè)ADC（6_14位分辨率，可選擇流水線(xiàn)、Δ-Σ和逐次近似架構）；2、4和6極帶通、低通和陷波濾波器；6_9位DAC；PGA。PSOC設計工具包括2個(gè)預配置Δ-Σ轉換器模型。一個(gè)具有8位分辨率，64X過(guò)取樣并適合32ksamples/s。另一個(gè)具有11位分辨率，256X過(guò)取樣，適合7.8ksamples/s。
在A(yíng)FE中采用內插設計相對較簡(jiǎn)單，因此，將該功能內插到AFE中較為可取，并簡(jiǎn)化了數字主機芯片對其進(jìn)行的輸送。這也意味著(zhù)芯片間的接口可以更低的速率工作，清除了可能的電磁干擾源。
ADI公司的AD9862是一款雙12/14位、128Msamples/s ADC，帶有取樣濾波器和數字Hilbert濾波器。當濾波器使能時(shí)，它執行一次Hilbert轉換，將單通道輸入數據分解I和Q分量，用做圖像抑制結構部分。然后，用片上數字復雜調制器對復雜數據做進(jìn)一步處理。某些AFE也可能包括直接數字合成和數字混頻器，所以在接收通道，Δ-Σ轉換內含數字濾波。Δ-Σ轉換在窄帶無(wú)線(xiàn)應用中特別有用，因為它具有高選擇性和非常高的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍。
根據轉換器結構進(jìn)行設計的工程技術(shù)人員可能會(huì )驚奇地發(fā)現，Δ-Σ轉換采用的頻率達到幾赫茲。開(kāi)始，Δ-Σ應用目標是高分辨率、慢速響應應用（如稱(chēng)重）；后來(lái)應用到音頻領(lǐng)域。工藝的進(jìn)步使得Δ-Σ結構將取樣速度增加到20Msamples/s，使有效帶寬增加到2.5MHz，同時(shí)提供16位有效分辨率。
另一方面，盡管Δ-Σ轉換在窄帶無(wú)線(xiàn)應用（通過(guò)分立PF信道的語(yǔ)音通信）中頗具吸引力，但是，其架構不適于寬帶應用。相反，逐次近似轉換器通常用于工業(yè)控制和測量中的高速帶寬應用?，F在，16位300Msamples/s逐次近似轉換器較為普遍。
流水線(xiàn)轉換器成本較低，可用于只需8位或12位分辨率和10Msamples/s轉換率的應用。流水線(xiàn)架構導致等待時(shí)間，但具有較高的芯片處理效率。一個(gè)12位流水線(xiàn)轉換器需要4095個(gè)比較器和一個(gè)大芯片，導致芯片功耗很高。
相比較而言，通過(guò)分級轉換，流水線(xiàn)轉換器所需要的比較器數量大大減少，但要以犧牲6個(gè)或7個(gè)等待時(shí)間周期為代價(jià)。等待時(shí)間只是反饋控制系統中的一個(gè)潛在問(wèn)題。在通信系統中這不是問(wèn)題，因為轉換器的等待時(shí)間對于整個(gè)信號鏈絡(luò )的延遲來(lái)說(shuō)是微不足道的。
在此之前，人們曾討論過(guò)插入式濾波器放在DAC之前的原因。盡管Maxim公司的MAX1402在Δ-Σ轉換器之后包含一個(gè)分樣濾波器，但不會(huì )在流水線(xiàn)ADC的輸出有一個(gè)分樣濾波器。從經(jīng)濟角度看，在采用價(jià)廉ADC時(shí)可以在模擬域加入一個(gè)表面聲波濾波器和另外濾波器。
有線(xiàn)通信用AFE
DSL和其他有線(xiàn)通信模式是AFE幾個(gè)較大市場(chǎng)之一。ADI、TI、STMicro等公司具有許多瞄準大量應用領(lǐng)域的產(chǎn)品。
現在，由于有標準約定，所以，有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )代表著(zhù)一種新的具有挑戰性的領(lǐng)域。ADI公司的AD9865支持有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、VDSL和HPNA（家用電話(huà)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )聯(lián)盟）寬帶調制解調器。STMicro公司推出一種新AFE做為2芯片組的一部分，用于USB基速率自適應ADSL調制解調器。MTC20154由一個(gè)12位DAC和一個(gè)13位ADC（二者運行在8.8Msamles/s）組成。在該芯片組中，幾乎所有的數字處理由MTC20455芯片執行。
無(wú)線(xiàn)通信用AFE
藍牙和IEEE802.11標準繼續推動(dòng)著(zhù)無(wú)線(xiàn)AFE市場(chǎng)。STMicro公司的STLC2150是一款完全集成的藍牙單芯片無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器，它與各種標準Blue RF接口基帶處理器協(xié)同工作，這包括STLC2410（見(jiàn)圖3）。
TI的AFE8201（圖4）是更為通用的AFE，用于軟件無(wú)線(xiàn)電中的IF接收信道。它取樣窄帶（2.5MHz或更低）IF信號并數字混頻、濾波和分樣信號到基帶。
工業(yè)電子用AFE
ADI公司的ADS7869是瞄準工業(yè)市場(chǎng)的，它是一個(gè)12通道3ADC馬達控制前端。該AFE提供3個(gè)全差分輸入，每個(gè)輸入連接到窗口比較器和符號比較器。芯片并行端口的數字接口可配置成不同的標準。此外，有一個(gè)用于控制的串行外設接口（SPI）。
信息家用用AFE
Philips公司的TDA875A是一款3路8位視頻數據轉換器，用于液晶顯示（LCD）監視器、投影機和TV。該IC接收模擬RGB或YUA信號，并將它們轉換為數字輸出，用于分辨率高達QXGA（2048
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