運(yùn)算放大器和DAC及ADC高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的詳細(xì)資料說明

　　在很多方面，高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)需要考慮的問題與一般數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化十分相似，但由于芯片型號(hào)的限制，加上只有可靠的設(shè)計(jì)技術(shù)和結(jié)構(gòu)才能使用，高速電路就顯得有些不同，然而它們的基礎(chǔ)是一樣的。 高速電路或系統(tǒng)往往促進(jìn)了前沿技術(shù)動(dòng)態(tài)性能的發(fā)展。

　　這篇報(bào)告主要集中介紹了基本模塊如運(yùn)算放大器，采樣/保持，數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（DAC & ADCDACsand ADCs），本文以技術(shù)測(cè)試作為結(jié)束。作為系統(tǒng)基礎(chǔ)的組件模塊的運(yùn)算放大器應(yīng)該首先就要考慮，接下來需要考慮的是在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中發(fā)揮重要作用的采樣/保持，然后是DACs，最后ADCs， ADCs混合了以上三個(gè)電路。實(shí)際操作中，應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)混合及整體設(shè)計(jì)技術(shù)，因?yàn)檫@些操作直接影響到系統(tǒng)的最優(yōu)性能。所用電路材料在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前就必須存在，同時(shí)這方面還應(yīng)該有一定的理論與實(shí)踐的例子，以便于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)者及使用者都可以找到有用的材料?，F(xiàn)有的概念不要求設(shè)計(jì)者具有廣泛的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換經(jīng)驗(yàn)，下面討論的基礎(chǔ)觀點(diǎn)很容易理解，文章著重強(qiáng)調(diào)高速電路設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問題，對(duì)電路理論涉及不深。

　　放大器結(jié)構(gòu)

　　所有的放大器在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位。高速放大器很有用，但也很難設(shè)計(jì)，因此懂得它的工作原理就顯得尤為重要。本文討論了4種不同的放大器結(jié)構(gòu)。信號(hào)處理器件中，比較常見的放大器有：緩沖器，運(yùn)算放大器，開環(huán)放大器，比較器。

　　緩沖器

　　開環(huán)緩沖器是射極輸出放大器中比較常見的一種結(jié)構(gòu)。這種電路之所以受歡迎是因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗低，頻帶寬和易于使用。開環(huán)緩沖器在高速系統(tǒng)中占有很重要的地位。低速電壓輸出跟隨器系統(tǒng)中，開環(huán)放大器的作用是一樣的。該器件經(jīng)常用于寬帶運(yùn)算放大器和其他類型的寬帶放大器的輸出中。如圖1、2所示，給出了兩種緩沖器電路的結(jié)構(gòu)。每個(gè)緩沖器的輸出阻抗大約是50，帶寬位幾百兆赫茲。FET緩沖器經(jīng)常作為寬帶FETS用在混合結(jié)構(gòu)中。同時(shí)，同一單片電路工藝的晶體管不是都一樣的。這種雙極的緩沖器在單片電路中起到互補(bǔ)的作用，這里NPN和PNP晶體管都是有著很高性能的縱向結(jié)構(gòu)。圖1給出了這種緩沖器的一般結(jié)構(gòu)。這個(gè)緩沖器的輸入連接到一對(duì)互補(bǔ)的晶體管上。通過電阻R，和R，的輸入晶體管連接到輸出晶體管Q。和O。的基極，這樣的話，如果基極到NPN和PNP的發(fā)射極電壓相等的話，那么偏移量將為零。在相同的偏置電流下，如果將晶體管設(shè)計(jì)成具有相同Ve的幾何尺寸時(shí)，就可以獲得零偏移。當(dāng)電路有合適的高輸入阻抗和有高電流輸出的能力時(shí)，那么這個(gè)電路是比較理想的。這種緩沖電路的一個(gè)重要應(yīng)用是放大單片電路上運(yùn)放的輸出電流。單片電路上的運(yùn)放通常沒有超過10mA到50mA的輸出電流，而如圖一所示的緩沖器可以輸出超過100mA的電流。這種緩沖器典型的帶寬是250MHz，因此它可以應(yīng)用于大多數(shù)單片運(yùn)放的反饋環(huán)路中，且對(duì)穩(wěn)定性的影響很小。圖3給出的是一個(gè)緩沖器如何連接形成一個(gè)環(huán)路，這樣放大器的DC性能就由無緩沖放大器和無輸出緩沖器決定。圖3給出的是這種連接的結(jié)構(gòu)，緩沖器里存在驅(qū)動(dòng)負(fù)載熱耗散，這樣的話就可以從敏感的運(yùn)放的輸入端減少熱致的變形和補(bǔ)償漂移。