高性能中频采样系统的设计与实现

中频采样广泛应用于软件无线电、数字中频接收机、基站系统等通信领域。高性能的中频采样系统往往要求具备高信噪比、灵活可变的采样频率，支持高速高精度采样。根据以上要求。这里设计并实现了一种高性能中频采样系统。

1 系统总体设计
图1为中频采样系统总体设计框图。由图1可知，该系统主要由驱动电路、A／D转换电路、时钟电路3部分组成。

1．1 驱动电路
信号A／D转换前往往需要进行以下处理：1)放大或衰减，使输入信号的电平与A／D转换器的所需电平相吻合；2)直流补偿或电平转换，通过补偿提高或降低直流电平使之符合A／D转换器的工作电平；3)滤波。滤除信号杂波使频带宽度符合A／D转换器的要求。采用运算放大器设计的驱动电路可以很好的完成上述处理。
使用运算放大器作A／D转换器的接口还可作为缓存。大部分的A／D转换器并不能获得与输入电压范围相符合的输入信号，只有极少的情况下是相符的，这时需要在输入信号与A／D转换器之间加入一个缓存运放，这样可以解决以下问题：1)阻抗匹配，信号源往往并不是该系统设计所需的低阻抗，A／D转换器的输入将影响信号源。通常运算放大器缓存具有高输入阻抗，因此它不会对信号源产生影响。另外其低输出阻抗有益于A／D转换器的驱动；2)减小容性负载的影响。大多数的A／D转换器除在输入端具有电阻特性外，还具有电容效应。因此需要额外的补偿电路．通常用电阻或电容。运算放大器的低输出阻抗特性使其解决上述问题；3)将单端信号转换为差分信号，许多A／D转换器使用差分输入，而大多数信号是单端的。运算放大器可以完成这一转换。
1．2 A／D转换电路
A／D转换器的性能指标主要分为静态参数和动态参数2种。静态参数是指A／D转换电路在低频或直流下的性能参数，而动态参数则是指中频或射频信号输入时的性能参数。对于中频采样系统来说，由于输入信号频率较高，其动态特性对反映电路的性能具有更大意义。重要的动态特性指标包括：信噪比RSN、无杂散动态范围SFDR、有效比特位ENOB、积分非线性INL、微分非线性DNL等。
一个高性能的中频采样系统对噪声性能的要求很高，A／D转换器的噪声来源通常有：A／D转换器失真和量化噪声，A／D转换器等价输入噪声，内部抽样保持电路的孔径抖动，不良的接地和退耦设计，外部驱动放大器的噪声，不良的布局和信号走线设计，采样时钟噪声，外部电源噪声。针对以上噪声来源，该系统设计采用以下方法，力求减小噪声的引入：所有芯片的电源部分都采用钽电解电容与大面积，低阻抗的地层相退耦，用于去除低频噪声；使用铁氧体磁珠去除电源的高频噪声；模拟地与数字地分离。A／D转换电路如图2所示。