13.2A 50mW的帶通SD ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)

圖1對

圖2

　　圖1對將一個(gè)中頻信號進(jìn)行數(shù)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(xù)環(huán)路濾波器，帶通SD   ADC對固有混疊進(jìn)行保護(hù)，省去了AAF。由于ADC的輸入噪聲較低，且它的電流型輸入能提供較強(qiáng)的信號，所以它的動(dòng)態(tài)范圍較寬，因此，

　　圖2是較詳細(xì)的ADC結(jié)構(gòu)。鑒于上述討論，低噪放(LNA)加混頻器的跨導(dǎo)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，而沒有經(jīng)過不必要的I-V或V-I轉(zhuǎn)換。8個(gè)元件的電流型DAC(IDAC)的電流減去反饋數(shù)字輸出電流，生成一個(gè)驅(qū)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。通過一個(gè)9位片上電容陣列將電容值微調(diào)到所需值的1%以內(nèi)。LC諧振電路在相關(guān)頻帶內(nèi)的有效阻抗為Z=6KW，此阻抗將造成12VPP的電壓擺動(dòng)，如果不是來自于IDAC的反饋，IDAC的反饋只能導(dǎo)致以下的電壓擺動(dòng)。前端電路較大的有效增益為gmZ=60，當(dāng)?shù)驮敕庞休斎胄盘枙r(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(dāng)信號較弱時(shí)，通過增益來降低ADC的輸入噪聲。但是，圖2中的VGA是ADC的一個(gè)內(nèi)部元件，它的主要目的是當(dāng)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(dāng)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(jié)省功耗。全面地改變IADC可以相應(yīng)地改變ADC，使AGC功能得以實(shí)現(xiàn)。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(bǔ)償。為了保持調(diào)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，通過改變非退化雙極結(jié)型晶體管(BJT)差分對中的拖尾電流來控制。 
  
   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足第二級動(dòng)態(tài)范圍的要求。可編程電容陣列可以實(shí)現(xiàn)RC諧振器的調(diào)諧。