说变就变！让您的ADC通道数翻倍

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作者：Umesh Jayamohan，ADI高速转换器部门应用工程师

问题:
我购买了一个双通道ADC，并配置成数字下变频器。但现在有人说其实我有四个转换器!!!难道是我买数据转换器时没留神参加了“买一赠一”活动？

答案:
自从第一枚单片式硅基模数转换器(ADC)诞生以来，ADC技术一直紧跟硅加工技术快速发展的步伐。这些年来，硅加工技术已发展到非常高的程度，现在已经能采用经济的方式设计具有很多强大数字处理功能的ADC。早先的ADC设计使用的数字电路非常少，主要用于纠错和数字驱动器。新一代GSPS（每秒千兆样本）转换器（也称为RF采样ADC）利用成熟的65 nm CMOS技术实现，可以集成许多数字处理功能来增强ADC的性能。

当采样速率（在GSPS范围内）较高时，庞大的数据负载（每秒比特数）也随之而来。就以AD9680为例，这是一款14位、1.25 GSPS/1 GSPS/820 MSPS/500 MSPS JESD204B双通道模数转换器。在达到最高采样速率1.25 GSPS时，ADC数据流为

这样的数据量将需要使用大量的LVDS路由通道来提取数字数据。为便于实现如此庞大的吞吐量，JESD204B标准应运而生。JESD204B是一种高速数据传输协议，采用8位/10位编码和加扰技术，旨在确保足够的信号完整性。针对JESD204B标准，总吞吐量变为

通过使用JESD204B标准，以每通道12.5 Gpbs对四个高速串行通道上的数据吞吐量进行划分。将其与LVDS接口（其中线路速率电容约为1 Gbps/通道）比较，芯片可能需要超过28对！

快速查阅AD9680数据手册可以发现，就连设置链路都要面对一大堆字母组合。早先的LVDS ADC比较易于实现，而新一代JESD204B ADC则稍微复杂一些。如果考虑到内部数字下变频器(DDC)的设置，则会更加复杂。尽管如此，ADC设置主要取决于三个字母：

  • L = 每条JESD204B链路的通道数

  • M = 每条JESD204B链路的转换器数

  • F = 每条JESD204B链路中每帧数据的8位字节数

就以AD9250为例，这是一款14位、250 MSPS JESD204B双通道 模数转换器。图1显示了AD9250采用默认设置的框图。

图1. 设置AD9250

在此设置中，由于AD9250中没有其他数字处理任务，所以JESD204B链路（JESD204B发射器）一目了然。对于JESD204B链路来说，通道A为转换器"0"(M0 )，而通道B为转换器"1"(M1)，这就意味着"M"的值为2。此设置的总线路速率为

将其与采样速率为1 GSPS的AD9680进行比较—在后面这种情况下，有两个数字下变频器(DDC)用于复数(I/Q)设置。图2显示AD9680使用数字下变频器(DDC)对1 GSPS采样数据进行4倍抽取。因此，输出采样速率(FOUT)为250 MSPS。

图2. 设置AD9860-1000，两个DDC设为4倍抽取

从图2中可以明显看出，AD9680可以通过内部数字下变频器(DDC)有效降低采样速率。由于每个DDC输出一个16位数据流，此时实际的（物理的）转换器位流已与JESD204B字母汤中的"M"参数互不相干。依照标准，M为每条链路的转换器数。在修改后的情形中，"M"变成一个"虚拟"转换器的参数。虽然从物理上看AD9680只有两个ADC通道（A与B），但是当DDC启用复数输出模式后，就会有四个不同的（16位）数据流通向JESD204B接口。对于JESD204B接口来说，这就相当于此时有四个转换器在发送位流。所以，"M = 4"或转换器乘法发挥了作用。在这种情况下，输出线路速率变为

这里可以明显看出AD9680 JESD204B接口的灵活性，因为其提供了两个可用选项，具体取决于接收逻辑（ASIC或FPGA）对线路速率的可接受性。表1列出了图2所示AD9680设置中JESD204B接口的可用选项。

表1. AD9680 ADC的JESD204B输出接口配置选项

# 虚拟转换器M# 每链路的通道数L# 每帧的8位字节数F线路速率 (Gbps/通道) 
4425 
2410 


对于双通道ADC（如集成四个DDC的AD9680），表2显示了用于各种配置的虚拟转换器映射。

表2. AD9680 ADC的JESD204B输出接口配置选项

支持的虚拟转换器数芯片工作模式芯片Q忽略Virtual Converter Mapping 
01234567
1 to 2全带宽模式实数或复数ADC A 样本ADC B 样本未用未用未用未用未用未用
1一个 DDC模式实数 (仅 I)DDC 0
I 样本		未用未用未用未用未用未用未用
2一个 DDC模式复数 (I/Q)DDC 0
I 样本		DDC 0
Q
样本 		未用未用未用未用未用未用
2两个 DDC模式实数 (仅 I)DDC 0
I 样本		DDC 1
I 样本		未用未用未用未用未用未用
4两个 DDC模式复数 (I/Q)DDC 0
I 样本		DDC 0 
Q 样本 		DDC 1
I 样本 		DDC 1
Q
样本 		未用未用未用未用
4四个 DDC模式实数 (仅 I)DDC 0
I 样本		DDC 1
I 样本		DDC 2
I 样本		DDC 3
I 样本 		未用未用未用未用
8四个 DDC模式复数 (I/Q)DDC 0 
I 样本		DDC 0
Q 样本 		DDC 1
I
样本		DDC 1
Q 样本		DDC 2
I
样本		DDC 2 
Q 样本 		DDC 3
I 样本		DDC 3
Q 样本


作者：Umesh Jayamohan
Umesh Jayamohan是ADI公司高速转换器部门（位于北卡罗来纳州格林斯博罗）的应用工程师，于2010年加入ADI公司。Umesh于1998年获得印度喀拉拉大学电气工程学士学位，于2002年获得美国亚利桑那州立大学电气工程硕士学位。


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