圖 1：典型的信號路徑

        每當我們設計高速的混合信號系統時，我們最好先審視信號路徑的每一環節，詳細評估各區塊的信號失真程度。本文主要介紹輸入或接收器路徑的設計。發送器或輸出路徑的設計將會留待以后再詳細介紹。典型的接收器或儀表測量系統由信號傳感器、模擬信號處理區塊、數據轉換器、接口及數字處理區塊等多個不同環節組成 (參看圖 1)。但本文只集中討論輸入路徑設計的模擬及混合信號部分。我們必須小心挑選信號路徑的各個區塊，才可取得預期的成效。

        規范系統性能的技術規格

        若要系統能充分發揮其性能，系統便必須符合一定的技術規格，例如信號路徑所采用的主要元件必須符合有關要求，以便系統可以在性能、功耗、體積及是否容易使用等方面取得最理想的平衡。下文將會分析典型的雙信號路徑接收器設計的每一個環節 (參看圖 2)。接收器的兩條信號路徑都以傳感器為起點，接收器可以接受頻率高達 27 MHz 的直流電信號，并可為單端 200W 負載提供輸出。傳感器信號振幅介于 2mVpp 與 1Vpp 之間，而且兩條通道都無可避免有高頻干擾。按照系統規格的規定，即使最微弱的信號也必須比系統噪音高 6dB 以上，才可進行正常的信號處理，而且即使最強的信號其振幅峰值也不應在信號路徑內被削平。在任何正常的應用情況下，這一電路設計的功耗都應盡量減至最少。

        高效的測試及儀表測量解決方案示波器簡化電路圖

圖 2：設有兩條信號路徑的接收器系統

        選擇模擬/數字轉換器

        系統設計工程師確定了系統的技術規格之后，便可著手挑選輸入信號路徑的核心元件 --  模擬/數字轉換器。高速模擬/數字轉換器有兩個重要的技術參數：即以位計的分辨度及采樣率。由于信號的振幅介于 2mVpp 與 1Vpp 之間或 54dB，加上即使最微弱的信號也必須比模擬/數字轉換器的噪音高 6dB 以上，因此模擬/數字轉換器的信噪比 (SNR) 必須不可低于 60dB (54dB + 6dB)。理論上，10 位模擬/數字轉換器的信噪比可以高達 62dB，應該符合規定要求。但實際上，10 位模擬/數字轉換器的信噪比根本無法達到這個理論上的最高水平。此外，信號路徑上的其他元件也會為系統添加噪音。系統設計工程師也希望能夠將模擬/數字轉換器的輸入信號加以抑制，確保振幅無法達到其峰峰值的范圍，因為這樣可以避免出現過驅動的現象。按照以上的分析，信噪比高達 68-70dB 的12 位轉換器應該是明智的選擇。

        模擬/數字轉換器的分辨度確定為 12 位之后，跟著便要確定取樣率。以頻率高達 27 MHz 的直流電輸入信號為例來說，取樣率必須不可低于 54 MSPS，因為只有這樣，模擬/數字轉換器才可將整個頻率范圍內的信號轉為數字信號，確保有關信號不會與其他頻率混淆或重疊，以致出現錯誤解譯。許多有關模擬/數字轉換器及取樣率的課本及應用技術資料匯編都有討論頻率重疊或混淆的問題。

        此外，模擬/數字轉換器還要符合另外兩個系統規定。由于這里討論的是雙通道的接收器系統，因此選用雙路模擬/數字轉換器較為理想，而且功耗最好能夠減至最少。以下是最適用的模擬/數字轉換器的技術規格：12 位的分辨度、54 MSPS 以上的取樣率、極低的功耗以及雙通道的格式。ADC12DL065 是其中一款符合這些標準的模擬/數字轉換器芯片。這款 12 位的雙路模擬/數字轉換器可以支持高達 65 MSPS 的取樣率，信噪比高達 69dB，而且功耗低至只有 360mW。

        ADC12DL065 模擬/數字轉換器還有其他的優點，工程師設計信號路徑的其他環節時，應該詳細考慮這些重要的技術參數。這里首先要介紹的是這款模擬/數字轉換器的輸入信號的特性。這款芯片的整個差分信號輸入范圍是 2 Vpp，共模輸入電壓是 1.5 伏 (V)，而輸入電容是 8pF (參看圖 3)。此外，ADC12DL065 模擬/數字轉換器的交流電特性也絕不遜色，不但信噪比極高，而且以 30MHz 的輸入信號來說，無雜散信號動態范圍 (SFDR) 可達 85dB，確保模擬/數字轉換器所產生的假信號遠比要接收的信號小。雙路模擬/數字轉換器的另一優點是芯片內