高速A/D转换器在数字输出方面的技术选择是一个关键环节,它直接关系到转换器性能、功耗、封装复杂度以及电路板设计的难易程度。文章中提到的三种主要数字输出类型分别是互补金属氧化物半导体(CMOS)、低压差分信号(LVDS)和电流模式逻辑(CML)。下面我们详细探讨每种类型的特点和适用情况。
首先来看CMOS输出。CMOS是一种广泛使用的数字输出技术,它具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点,意味着一个CMOS输出可以驱动多个CMOS输入。CMOS输出的静态电流低,只有在输出状态切换时会产生较大瞬态电流。由于CMOS输出摆幅大,当采样速率较高时,比如超过200Msps,CMOS输出可能会因功耗和封装问题变得不那么理想。高分辨率的ADC往往有较多的数据位需要输出,这导致需要大量引脚,进而使得电路板布局复杂化,增加了设计难度。
接下来是LVDS输出。LVDS技术相比CMOS有许多优势,主要在于其低摆幅、差分信号传输、低EMI(电磁干扰)特性。LVDS的差分设计可以有效抑制共模噪声,而350mV左右的电压摆幅使得它在高速切换时对电流的需求较低,这对于降低功耗非常有利。此外,LVDS的阻抗匹配要求较严格,它需要采用特定的端接电阻和受控阻抗传输线来实现最佳的信号完整性。LVDS接口标准的制定,如ANSI/TIA/EIA-644和IEEE 1596.3,为设计者提供了可靠的参考规范。双倍数据速率(DDR)模式的引入允许同一LVDS通道传输更多的数据位,减少了所需引脚的数量,进一步优化了功耗和封装要求。然而,对于高分辨率的应用,LVDS面临的是如何有效管理大量数据输出的布局挑战,以及在极高速采样时超出现有LVDS标准的数据速率能力。
CML输出驱动器是目前转换器数字输出接口的新趋势,特别是针对高分辨率、高速以及小型封装和低功耗需求的应用。CML的特点在于其高数据速率传输能力和低电压摆幅特性,这使得CML成为高速A/D转换器理想的选择。CML技术也有其标准和规范,设计者可以根据具体的应用场景来选择最合适的技术。
总结来说,对于高速A/D转换器的数字输出选择,设计者需要综合考量应用环境、采样速率、分辨率、功耗、封装以及布板的复杂性。CMOS以其低成本和低功耗适用于较低速的场合;LVDS提供了高速率传输的同时减少了功耗和布线的复杂性,但在高分辨率和极高数据速率下也有布局和布线的挑战;CML作为新兴技术,则适合于需要高性能、高集成度的应用。无论选择哪种技术,合理利用其特性和优势,并妥善处理可能出现的限制,才能确保A/D转换器的数字输出在特定应用中达到最佳的性能表现。