随着 ADC/DAC 的采样率的提高,高速 ADC/DAC 的数字侧的接口技术也在发生着比较大的变化。
低速串行接口:很多低速的 ADC/DAC 芯片采用 I2C 或 SPI 等低速串行总线把多路并行的数字信号复用到几根串行线上进行传输。由于 I2C 或 SPI 总线的传输速度大部分在10Mbps 以下,所以这种接口主要适用于MHz 以下采样率的ADC/DAC 芯片。
并行 LVCMOS 或 LVDS 接口:对于几 MHz 甚至几百 MHz 采样率的芯片来说,由于信号复用后数据速率太高,所以基本上采用并行的数据传输方式,即每位分辨率对应 1 根数据线(比如 14 位的 ADC 芯片就采用 14 根数据线),然后这些数据线共用 1 根时钟线进行信号传输。这种方法的好处是接口时序比较简单, 但是由于每 1 位分辨率就要占用 1 根数据线,所以占用芯片管脚较多。
JESD204B 串行接口:对于更高速率的 ADC/DAC 芯片来说,由于采样时钟频率更高,时序裕量更小,采用并行 LVCMOS 或 LVDS 接口的布线难度很大,而且占用的布线空间较大。为了解决这个问题,目前更高速和小型化的ADC/DAC 芯片都开始采用串行的JESD204B 接口。JESD204B 接口是把多位要传输的数据合并到一对或几对差分线上,同时采用现在成熟的 Serdes(串行-解串行)技术用数据帧的方式进行信号传输,每对差分线都有独立的 8b/10b 编码和时钟恢复电路。采用这种方法有几个好处:首先数据传输速率更高,每对差分线按现在的标准最高可以实现 12.5 Gbps 的信号传输,可以用更少的线对实现高速数据传输;其次各对线不再共用采样时钟,这样对于各对差分线间等长的要求大大放宽;借用现代 Serdes 芯片的预加重和均衡技术可以实现更远距离的信号传输,甚至可以直接把数据直接调制到光上进行远距离传输;可以灵活更换芯片,通过调整JESD204B 接口里的帧格式,同一组数字接口可以支持不同采样率或分辨率的ADC 芯片,方便了系统更新升级。
ADC 的主要性能指标分为静态和动态两部分:
主要静态指标:
Differential Non-Linearity (DNL)
Integral Non-Linearity (INL)
Offset Error
主要动态指标:
Total harmonic distortion (THD)
Signal-to-noise plus distortion (SINAD)
Effective Number of Bits (ENOB)
Signal-to-noise ratio (SNR)
Spurious free dynamic range (SFDR)