將數據轉換器IP集成到系統芯片簡化設計技術(一)
為了滿足苛刻性能和快速運行要求,今天的系統,從通訊接口到高品質圖像視頻和多媒體系統,各種消費類應用廣泛采用了數字信號處理技術。數據轉換器成為現實世界模擬信號與數字域之間的接口。因此,數據轉換器是完整信號處理鏈上的重要組成部分,而信號處理是每臺消費電子設備上不可或缺的一部分。
盡管數據轉換器設計復雜,但IP廠商能夠為系統芯片(SoC)設計師提供幾乎可以滿足任何系統要求的數據轉換器。此外,為了提供適合系統芯片集成的數據轉換器,Synopsys等知名的數據轉換器IP廠商采用了尖端的電路和架構技術,使它們在嚴苛的系統芯片環境中仍然堅固耐用。這些電路和架構技術(不在本文討論范圍之內)可以免除大系統芯片中常見的襯底和電源噪聲影響,以及對制程、溫度和電壓變化表現穩定。
不過,為了實現數據轉換器IP性能最大化,系統芯片設計師必須應對將數據轉換器與系統芯片集成的挑戰,避免危害整個系統性能的缺陷。
數據轉換器IP集成之所以會被認為錯綜復雜,其原因是它要求精心的手動布局布線。但是,通過深入了解影響性能的潛在問題,系統芯片設計師可以具備成功集成達到預期性能的所有技術手段。
本文系統地介紹了12種簡化設計技術,這些技術解決了系統集成中的所有常見問題,有助確保在系統芯片中成功集成高性能數據轉換器。
數據轉換器基礎知識
采用最適合系統芯片終端應用的性能、速度和功耗要求的架構與配置,可以選擇兩種類型數據轉換器,即模擬-數字轉換器(ADC)和數字-模擬轉換器(DAC)。
從物理集成的角度來看,兩種數據轉換器的信號接口相似,只不過ADC是將模擬輸入信號轉換成數字輸出信號(圖1),而DAC是將數字輸入信號轉換成模擬輸出信號(圖2)。
△模擬輸入(in)/輸出(out)信號有差分傳輸和單端傳輸方式,可有一個、兩個或兩個以上的通道;
△數字輸出/輸入(b)信號是模擬輸入/輸出信號的數字表現形式;
△參考電壓可由內部基準電壓源或外部輸入;
△轉換時鐘(clk)可由內部鎖相環驅動,或是由芯片外部提供;
△可提供電源和接地電源連接,包括模擬電源(avdd)、數字電源(dvdd)、模擬接地(agnd)和數字接地(dgnd)
成功的IP集成技術
第三方數字轉換器IP在設計過程中考慮到了系統芯片集成和IP運行簡單順暢,沒有障礙。但是,隨意集成數據轉換器可能造成系統性能變差。下面四部分將介紹幾種有助確保IP集成成功的簡單技術。

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