模擬前端（AFE）原理及選型指南

　　Silicon Labs的C8051 F350采用“多數字，少模擬”設計，這是公司最新推出的帶片上ADC的8051兼容MCU。它集成有8通道24位100ksamples/s轉換器、50MHzCPU。外設包括雙8位DAC和溫度傳感器以及串行通信外設(UART，SPI，SMBus串行口)。

　　同樣，Microchip 公司的PIC16F684、PIC16F688和PIC12F683 PIC基MCU 包含10位連續漸近ADC和8輸入多路轉換器。

　　更為復雜的是Cypress公司的pSoC家族，具有一組復雜的數字和模擬單元，完全可以電路內重新編程。一個pSoC IC模擬單元可包含多達4個ADC(6~14位分辨率，可選擇流水線、Δ-Σ和連續漸近架構)；2、4和6極帶通、低通和陷波濾波器；6~9位DAC；PGA。pSoC設計工具包括2個預配置Δ-Σ轉換器模型。一個具有8位分辨率，64X過取樣并適合32ksamples/s。另一個具有11位分辨率，256X過取樣，適合7.8ksamples/s。

　　在AFE中采用內插設計相對較簡單，因此，將該功能內插到AFE中較為可取，并簡化了數字主機芯片對其進行的輸送。這也意味著芯片間的接口可以更低的速率工作，清除了可能的電磁干擾源。

　　ADI公司的AD9862是一款雙12/14位、128Msamples/s ADC，帶有取樣濾波器和數字Hilbert濾波器。當濾波器使能時，它執行一次Hilbert轉換，將單通道輸入數據分解為I和Q分量，用做圖像抑制結構部分。然后，用片上數字復雜調制器對復雜數據做進一步處理。某些AFE也可能包括直接數字合成和數字混頻器，所以在接收通道，D-S轉換內含數字濾波。D-S轉換在窄帶無線應用中特別有用，因為它具有高選擇性和非常高的瞬時動態范圍。

　　根據轉換器結構進行設計的工程技術人員可能會驚奇地發現，D-S轉換采用的頻率達到幾兆赫茲。開始，D-S應用目標是高分辨率、慢速響應應用(如稱重)；后來應用到音頻領域。工藝的進步使得D-S結構將取樣速度增加到20Msamples/s，使有效帶寬增加到2.5MHz，同時提供16位有效分辨率。

　　另一方面，盡管D-S轉換在窄帶無線應用(通過分立PF信道的語音通信)中頗具吸引力，但是，其架構不適于寬帶應用。相反，連續漸近轉換器通常用于工業控制和測量中的高速帶寬應用。現在，16位300Msamples/s連續漸近轉換器較為普遍。

　　流水線轉換器成本較低，可用于只需8位或12位分辨率和10Msamples/s轉換率的應用。流水線架構導致等待時間，但具有較高的芯片處理效率。一個12位流水線轉換器需要4095個比較器和一個大芯片，導致芯片功耗很高。

　　相比較而言，通過分級轉換，流水線轉換器所需要的比較器數量大大減少，但要以犧牲6個或7個等待時間周期為代價。等待時間只是反饋控制系統中的一個潛在問題。在通信系統中這不是問題，因為轉換器的等待時間對于整個信號鏈絡的延遲來說是微不足道的。

　　在此之前，人們曾討論過插入式濾波器放在DAC之前的原因。盡管Maxim公司的MAX1402在D-S轉換器之后包含一個分樣濾波器，但不會在流水線ADC的輸出有一個分樣濾波器。從經濟角度看，在采用價廉ADC時可以在模擬域加入一個表面聲波濾波器和另外濾波器。