MOS信号处理器的开关电容电路是模拟系统

信息来源: 时间:2022-9-1

MOS信号处理器的开关电容电路是模拟系统

虽然它们有抽样数据特性,但SC电路仍以模拟方式处理信号,故信号值是被抽样的电压振幅,不进行任何编码。MOS信号处理器。这就使得信号处理中需要的基本运算(乘法、加法、迟延)比在数字电路里更易于进行。故在芯片上运算的密度远比数字信号处理器时为高。不用任何复用,单一芯片上能容纳100个以上极点的线性滤波器节。

由于SC系统的电路简单,信号处理的速度高于数字系统,现在高到0.5MHz信号的实时滤波已经可能,随着技术与设计的改进,这个数字还在继续上升。

MOS信号处理器

由于它的构造简单,需要的芯片面积小,对于所给信号处理任务,用SC实现所需直流功率远小于数字实现,代表性的数值是每实现一个滤波器极点需要1mW直流功率,如需要的话,此值仍能大幅度下降。

除这些优点之外,与数字信号处理器相比,SC系统也有几个重要缺点。一是它的准确度有限,如前面提到的电容比(它确定传递函数的系数,从而确定它的零点和极点),能把它的准确与稳定做到约为其标称值的0.1%,虽然此值对模拟系统来说是足够精确的了,但对数字系统来说,它只相当于10位浮点的准确度。MOS信号处理器。对某些应用,除了模拟方法的使用,这样的准确度是不够的,而16位的准确度是必要的。

另外的潜在问题关系到动态范围。由于比较高电子的噪声来自运放与开关以及来自时钟及电源线的耦合等,SC电路的动态范围(基本上是最大信噪比)很少超过100,000或100dB;70~90dB是普通的。MOS信号处理器。数字滤波器的相应范围要大得多。

数字信号处理器胜过模拟的另一优点是它们的灵活性和可编程性。虽然SC电路也能作到可编程,而对数字系统,性能的改变仅仅从一个ROM选择不同的系数便能达到。MOS信号处理器。对于有几个信号信道间数字信号处理的复用,也是这么容易操作。

最后,数字信号处理器的一个重要的实际优点是由于它们是用标准的微处理器技术制成的,因而,它们能利用标准元件及为微处理器所积累的其它设计资料。由于微处理器的大量和优先生产,通常有大量的关于生产工艺、基本电路、计算机模拟用的精确器件模型等的资料可供使用。MOS信号处理器。这些情况对于使用同一工艺的模拟电路则不一定。又为了改进高容量数字IC的性能,在制造过程中不可避免地要作些变动,如缩小最小线宽、降低门限与电源电压等。MOS信号处理器。虽然目的在于使数字电路更快运行的变动(如缩小它们的尺寸)对使用相同技术的模拟电路会作相似的改进,但它们也可以引入或加剧非理想现象,例如短沟道与窄沟道效应,这些对模拟电路比对数字电路影响大。

以上所述表明,没有一个明确的或普遍的规则来选择模拟SC实现或数字实现,当简单化、运行速度,小的芯片面积或小的直流偏置功率是主要问题时,且所需要的输入和输出信号本质上就是模拟的,则模拟系统可优先选用;相反,如果输入与/或输出信号已是数字的,或为鳊程或复用微处理器的灵活度是关键的,或者如果准确度与/或所需动态范围很严格,或如必要的部件(ROM,RAM,运算单元,A/D与D/A变换器)已可利用,则选用数字信号处理器合乎逻辑。

在最进发展的信号处理芯片(例如,见参考文献5)信号处理任务一般分别在模拟电路与数字电路完成。在任何情况下,数字信号处理器的外部任务(A/D与D/A变换,预滤波与后滤波,放大等)都需要模拟电路,而SC系统在时钟信号的发生。MOS信号处理器。复用与编程、校准、测试等方面,则需要数字电路。所以在模拟与数字电路间的决定不是二进制的“1”,在信号处理机里,两者都需要,主要点是把不同的任务分到最合适的(数字或模拟)功能块。


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