将ADC的虚拟通道数与DDC魔术相乘

Umesh Jayamohan

自从第一个单芯片、硅基模数转换器（ADC）问世以来，ADC一直跟上硅处理技术的快速发展。多年来，硅处理技术已经足够先进，现在可以经济地设计具有更强大数字处理功能的ADC。早期的ADC设计除了纠错和数字驱动器外，很少使用数字电路。新系列GSPS（每秒千兆采样）转换器（也称为RF采样ADC）采用先进的65 nm CMOS技术，可以集成更多的数字处理能力，以增强ADC的性能。

高采样率（在GSPS领域）也带来了巨大的数据有效载荷（每秒比特数）。以双通道9680位、14.1 GSPS/25 GSPS/1 MSPS/820 MSPS双通道JESD500B模数转换器AD204为例。在 1.25 GSPS 的最大采样速率下，ADC 流

如此大量的数据将需要大量的LVDS路由通道来提取数字数据。为了便于实现这种大吞吐量，采用了JESD204B标准。JESD204B是一种高速数据传输协议，采用8b/10b编码和加扰等功能，旨在提供足够的信号完整性。使用JESD204B标准，总吞吐量现在变为

 

使用JESD204B标准，数据吞吐量可以分布在四个高速串行通道上，每个通道上以12.5 Gpbs的速度分配。将其与LVDS接口进行比较，在LVDS接口中，在大约1 Gbps/通道的线速上限下，芯片将需要超过28对！

快速检查AD9680数据手册就会发现，在设置链路方面，有相当多的字母汤。早期LVDS ADC更容易实现，而新一代JESD204B ADC则稍微复杂一些。当您考虑到内部数字下变频器（DDC）设置时，它们变得更加复杂。但是，ADC设置主要由该字母表中的三个字母决定：

L = 每个JESD204B链路的通道数

M = 每个JESD204B链路的转换器数量

F = JESD204B链路中每帧数据的八位字节数

以AD9250为例，它是一款双通道14位、250 MSPS JESD204B模数转换器。图1显示了AD9250在默认设置下的框图。

图1.设置AD9250。

在此设置中，JESD204B链路（JESD204B发送器）非常简单，因为AD9250无需进行额外的数字处理。对于JESD204B链路，通道A变为转换器0 （M0），而通道 B 变为转换器 1 （M1），这意味着 M 的值变为 2。此设置的总线速为

将其与AD9680在1 GSPS下的采样进行比较，但在本例中，在复杂（I/Q）设置中使用两个数字下变频器。图2所示为AD9680，其中使用数字下变频器将1 GSPS采样的数据抽取<>倍。这会产生输出采样率 （F外） 的 250 MSPS。

图2.设置AD9860-1000时，两个DDC设置为抽取4。

从图2可以清楚地看出，AD9680使用内部片内数字下变频器可以有效降低采样速率。由于每个DDC输出一个16位流，因此实际（物理）转换器位流现在与JESD204B字母汤的“M”参数解耦。根据标准，M 是每个链路的转换器数量。在修改后的方案中，M 现在成为称为虚拟转换器的参数。尽管AD9680实际上只有两个ADC通道（A和B），但DDC处于复数输出模式时，现在有四个不同的（16位）数据流连接到JESD204B接口。对于JESD204B接口，现在看起来有四个（虚拟）转换器发送位流。因此，M = 4或转换器乘法行为。在这种情况下，输出线速率变为

AD9680的JESD204B接口的灵活性在这里变得显而易见，因为根据接收逻辑（ASIC或FPGA）的线速可接受性，现在有两种选择。表1显示了图204所示AD9680设置中JESD2B接口的可用选项。

表 1.AD9680 ADC的JESD204B输出接口的配置选项

 

# 虚拟 转换器 M	# 每个链路 L 的通道数	# 每帧八位字节 F	线速（千兆字节/通道）
4	4	2	5
	2	4	10

 

对于像AD9680这样具有四个DDC的双通道ADC，表2显示了可用于各种配置的虚拟转换器映射。

表 2.AD9680 ADC的JESD204B输出接口的配置选项

支持的虚拟转换器数量	芯片工作模式	芯片Q忽略	虚拟转换器映射
			0	1	2	3	4	5	6	7
1 to 2	Full Bandwidth Mode	Real or Complex	ADC A Samples	ADC B Samples	Unused	Unused	Unused	Unused	Unused	Unused
1	One DDC Mode	Real (I Only)	DDC 0 I Samples	Unused	Unused	Unused	Unused	Unused	Unused	Unused
2	One DDC Mode	Complex (I/Q)	DDC 0 I Samples	DDC 0 Q Samples	Unused	Unused	Unused	Unused	Unused	Unused
2	Two DDC Mode	Real (I Only)	DDC 0 I Samples	DDC 1 I Samples	Unused	Unused	Unused	Unused	Unused	Unused
4	Two DDC Mode	Complex (I/Q)	DDC 0 I Samples	DDC 0 Q Samples	DDC 1 I Samples	DDC 1 Q Samples	Unused	Unused	Unused	Unused
4	Four DDC Mode	Real (I Only)	DDC 0 I Samples	DDC 1 I Samples	DDC 2 I Samples	DDC 3 I Samples	Unused	Unused	Unused	Unused
8	Four DDC Mode	Complex (I/Q)	DDC 0 I Samples	DDC 0 Q Samples	DDC 1 I Samples	DDC 1 Q Samples	DDC 2 I Samples	DDC 2 Q Samples	DDC 3 I Sam	8