Conception et test de convertisseurs de données : Vos défis
Puisque les convertisseurs de données remplacent de plus en plus les systèmes RF traditionnels jusqu'à la gamme du GHz, une concentration plus accrue sur la validation des CAN et CNA est nécessaire pour ces cas d'utilisation améliorés. Comme les convertisseurs servent de pont entre les domaines numérique et analogique, tout système est simplement aussi bon que le convertisseur. Un processeur rapide et un amplificateur parfait sont inutiles si le CAN / CNA ne peut pas conserver ou introduire une distorsion et un bruit significatifs.
De nouvelles générations de convertisseurs de données haut débit ont été conçus pour répondre aux demandes de bandes passantes et de débits de plus en plus élevés, repoussant les limites de la vitesse d'horloge et de la puissance de traitement numérique. Dans le même temps, des facteurs tels que la faible latence, la faible consommation d'énergie, et l'efficacité de la dissipation de chaleur ajoutent d'autres défis au cours du développement et de la vérification des conceptions RF et électroniques.
La validation des convertisseurs analogique / numérique et numérique / analogique, ainsi que le test de la consommation d'énergie de la conception, nécessitent des mesures précises de plusieurs paramètres principaux.
Les paramètres sensibles au sein des conceptions de convertisseurs incluent :
- Le rapport signal / bruit (SNR) : définit la sensibilité du convertisseur en comparant le niveau du signal désiré avec le niveau de bruit environnant. Il s'agit d'un paramètre crucial lors de la vérification de systèmes RF et micro-ondes, car un SNR plus élevé signifie que le convertisseur peut distinguer plus clairement les signaux du bruit. Cela engendre une qualité de signal de sortie améliorée.
- La gamme dynamique sans parasite (SFDR) : représente le rapport entre la puissance du signal et la distorsion parasite la plus élevée. Un SFDR plus élevé indique une meilleure performance dans la minimisation des signaux parasites indésirables, ce qui est crucial pour le maintien de l'intégrité du signal au sein de systèmes qui nécessitent une large gamme dynamique.
- Le nombre effectif de bits (ENOB) : combine le SNR et le SFDR dans une seule mesure. Il est principalement défini par la valeur SFDR et indique combien de bits sont actuellement utiles dans l'application cible, peu importe la résolution théorique du convertisseur. Il peut être calculé rigoureusement comme ENOB = SFDR/6,02 + 1,76dB
- La réponse en fréquence : décrit comment la partie analogique du convertisseur fonctionne en termes de sensibilité et de couverture de fréquence sur différentes fréquences et bandes passantes du signal. Il s'assure que le processus de conversion reste précis et consistant sur toute la gamme des signaux d'entrée prévus.
De plus, divers facteurs externes dans la conception cible affectent significativement la performance du convertisseur. Elles comprennent :
- La qualité du signal d'horloge : donne le timing du convertisseur. Le bruit de phase, la gigue, les tons parasites, et d'autres distorsions dans l'horloge affectent directement la précision du signal de sortie du convertisseur.
- L'alimentation DC : fournit la puissance nécessaire au convertisseur et est souvent négligée, mais elle est juste aussi importante que le signal d'horloge. Une bonne intégrité de puissance de l'alimentation DC est essentielle pour le maintien d'un signal propre et précis de la part du convertisseur.
- Intégrité du signal sur la carte : toute diaphonie ou interférence dans la conception cible interagira et affectera la qualité du signal autour du convertisseur.
Comme mentionné précédemment, de nouveaux convertisseurs sont capables d'échantillonnage direct sur des signaux RF et se réfèrent souvent aux RF-CNA ou RF-CAN. Pour ces dispositifs, la gamme entière du test RF entre en jeu. Il y a deux KPI majeurs pour les convertisseurs de données dans ce secteur :
- Le test d'intermodulation avec un signal deux tons est l'approche de base pour la détermination des capacités RF et de la distorsion.
- Dans des cas d'utilisation dédiés, la validation EVM utilisant la forme d'onde cible est effectuée afin de garantir un faible taux d'erreur de bit.
Les nouvelles générations de convertisseurs de données haut débit répondent aux besoins de bandes passantes et de débits de données sans cesse croissants, tout en imposant des exigences accrues au niveau de la vitesse d'horloge et de la puissance de traitement numérique. D'autres aspects tels que la faible consommation de puissance et la dissipation de la chaleur représentent des défis supplémentaires lors du développement et de la vérification des conceptions électroniques et RF.
