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          MOS信號處理器的開關電容電路是模擬系統

          信息來源: 時間:2022-9-1

          MOS信號處理器的開關電容電路是模擬系統

          雖然它們有抽樣數據特性,但SC電路仍以模擬方式處理信號,故信號值是被抽樣的電壓振幅,不進行任何編碼。MOS信號處理器。這就使得信號處理中需要的基本運算(乘法、加法、遲延)比在數字電路里更易于進行。故在芯片上運算的密度遠比數字信號處理器時為高。不用任何復用,單一芯片上能容納100個以上極點的線性濾波器節。

          由于SC系統的電路簡單,信號處理的速度高于數字系統,現在高到0.5MHz信號的實時濾波已經可能,隨著技術與設計的改進,這個數字還在繼續上升。

          MOS信號處理器

          由于它的構造簡單,需要的芯片面積小,對于所給信號處理任務,用SC實現所需直流功率遠小于數字實現,代表性的數值是每實現一個濾波器極點需要1mW直流功率,如需要的話,此值仍能大幅度下降。

          除這些優點之外,與數字信號處理器相比,SC系統也有幾個重要缺點。一是它的準確度有限,如前面提到的電容比(它確定傳遞函數的系數,從而確定它的零點和極點),能把它的準確與穩定做到約為其標稱值的0.1%,雖然此值對模擬系統來說是足夠精確的了,但對數字系統來說,它只相當于10位浮點的準確度。MOS信號處理器。對某些應用,除了模擬方法的使用,這樣的準確度是不夠的,而16位的準確度是必要的。

          另外的潛在問題關系到動態范圍。由于比較高電子的噪聲來自運放與開關以及來自時鐘及電源線的耦合等,SC電路的動態范圍(基本上是最大信噪比)很少超過100,000或100dB;70~90dB是普通的。MOS信號處理器。數字濾波器的相應范圍要大得多。

          數字信號處理器勝過模擬的另一優點是它們的靈活性和可編程性。雖然SC電路也能作到可編程,而對數字系統,性能的改變僅僅從一個ROM選擇不同的系數便能達到。MOS信號處理器。對于有幾個信號信道間數字信號處理的復用,也是這么容易操作。

          最后,數字信號處理器的一個重要的實際優點是由于它們是用標準的微處理器技術制成的,因而,它們能利用標準元件及為微處理器所積累的其它設計資料。由于微處理器的大量和優先生產,通常有大量的關于生產工藝、基本電路、計算機模擬用的精確器件模型等的資料可供使用。MOS信號處理器。這些情況對于使用同一工藝的模擬電路則不一定。又為了改進高容量數字IC的性能,在制造過程中不可避免地要作些變動,如縮小最小線寬、降低門限與電源電壓等。MOS信號處理器。雖然目的在于使數字電路更快運行的變動(如縮小它們的尺寸)對使用相同技術的模擬電路會作相似的改進,但它們也可以引入或加劇非理想現象,例如短溝道與窄溝道效應,這些對模擬電路比對數字電路影響大。

          以上所述表明,沒有一個明確的或普遍的規則來選擇模擬SC實現或數字實現,當簡單化、運行速度,小的芯片面積或小的直流偏置功率是主要問題時,且所需要的輸入和輸出信號本質上就是模擬的,則模擬系統可優先選用;相反,如果輸入與/或輸出信號已是數字的,或為鳊程或復用微處理器的靈活度是關鍵的,或者如果準確度與/或所需動態范圍很嚴格,或如必要的部件(ROM,RAM,運算單元,A/D與D/A變換器)已可利用,則選用數字信號處理器合乎邏輯。

          在最進發展的信號處理芯片(例如,見參考文獻5)信號處理任務一般分別在模擬電路與數字電路完成。在任何情況下,數字信號處理器的外部任務(A/D與D/A變換,預濾波與后濾波,放大等)都需要模擬電路,而SC系統在時鐘信號的發生。MOS信號處理器。復用與編程、校準、測試等方面,則需要數字電路。所以在模擬與數字電路間的決定不是二進制的“1”,在信號處理機里,兩者都需要,主要點是把不同的任務分到最合適的(數字或模擬)功能塊。


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