模擬前端（AFE）原理及選型指南

現在許多新穎的模擬前端(AFE-Analog Front End)瞄準了各種不同應用：有線和無線通信、工業電子、消費類產品，出現了專用和通用AFE來滿足多種市場需求。

　　一般AFE為通用單元。AFE可以是少數為數字電路、多數為模擬電路器件，用一個簡單的狀態機控制多路轉換器，將信號傳輸給一個或多個數據轉換器。AFE也可以是多數為數字電路、少數為模擬電路器件，包括一個或多個數據轉換器并帶有其他微控制器外設。所有AFE的共同功能特點是它們的數據轉換器(DAC和ADC)。其DAC結構沒有大的差別，但ADC結構可以是Δ-Σ、連續漸近和流水線架構。每種架構在容吐量、分辯率、等待時間、濾波要求、功耗和硅占位面積方面均有局限性。不同的轉換器架構在不同的目標應用中有不同的功能。

　　通用AFE

　　一些公司，包括ADI、Linear、Maxim和Silicon Labs采用硅CMOS增加儀器型ADC編程能力。其差別在于編程能力的類型一狀態機或微控制器。如Linear 公司的ADC在輸入具有引腳短接編程多路轉換器，這種性能受到過程控制系統或傳感器設計工程技術人員的喜愛。

　　不同的供應商對多路ADCAFE有不同的設計。這包括引腳短接或寄存器控制(通過并行接口)編程單或多數據轉換器。

　　Linear 公司的LTC1850/51AFE片上8通道多路轉換器向10或12位連續漸近ADC傳送信號(見圖1)。AFE具有掃描模式，可在8個多路轉換通道間重復循環，并用連續掃描的16位地址和配置按順序編程。也可以讀回時序存儲器。所有這些均通過短接AFE引腳來控制。

　　LTC1850家族中的每一款8位和10位產品都包含一對單連續漸近ADC和內置8通道多路轉換器。絕對采樣率可達1.25Msamples/s。但是，實際的采樣率取決于采樣的輸入數量。也就是說，如果設計僅要求兩個輸入通道，那么，每個通道應連接多路轉換器的4個輸入，而每個通道的取樣率應為625Ksamples/s。當每個多路轉換器通道有不同的輸入時，吞吐量為156Ksamples/s。

　　ADI公司的AD7266采用類似的設計理念。該器件集成了兩個獨立的12位連續漸近ADC，允許同時采樣和轉換兩個通道，吞吐率達2Msamples/s。每個ADC前面加有一個3通道多路轉換器和一個抵噪聲、寬帶跟蹤保持放大器(可處理超過10MHz的輸入頻率)。每個ADC有兩個模擬輸入，可編程3個全差分對或6個單端通道。每個通道的轉換結果，可在單獨數據線上同時讀取或在同一數據線上連續讀取。