系统开发工程师面临着无线和有线通信系统需要更低噪声、更高速、多载波、更大宽带和更快速配置的挑战。图1示出了高速转换器提供测量信号路径中的功率放大器预失真、接收信号路径中的基带(I/Q)信号检测以及发射信号路径中的调制。熟悉数据转换器体系结构、参考设计以及建模工具将有助于设计工程师为系统设计选择最佳的数据转换器。

      数据转换器的配置直接影响系统检测小信号的能力，尤其是存在干扰时。设计工程师必须选择数据转换器以满足功耗、速度和精度的要求，同时还要满足封装尺寸、成本和投放市场时间的要求。

      理想情况下，预期的元器件性能应该与它们的实际性能非常接近，以便将再设计及其成本降到最低。详细的仿真和评估工具非常有效，并且可以在实际硬件产生前分析系统配置。这样可以减小硬件的改变，简化数据转换器的选择过程并且加速开发。

      系统级体系结构

      在整个设计过程中要进行性能和成本的折中。应该确定使用超外差采样还是直接变频方法，现在的许多接收机采用中频(IF)欠采样方法。这里，IF落在ADC的第二或第三奈奎斯特频带。在这样条件下工作的数据转换器会影响系统性能，包括电源变化、极端温度和无源元件的允许差。

      系统体系结构的确定涉及许多因素，包括从理论知识、系统分析和参考设计。以前类似的成功设计可以指导选择哪一个体系结构。在系统分析级，应该探讨的一个问题：是在一个12位ADC前加一个增益级还是用一个14位ADC来实现，或者考虑是使用双DAC加模拟调制器产生IF还是使用非常高速的DAC。参考设计可以演示元件已证实的性能，但这只能简单地提供一个指导原则，因为实际性能依赖于元器件在实际系统条件下如何工作。

      系统技术要求

      无线、有线、点对点和高速通信系统的设计工程师需求的元器件应该支持：提高速度以适应信号带宽的提高；提高分辨率以适应小信号检测；提高信噪比和对杂散抑制能力；降低功耗。

      信号带宽越宽意味着它包含的信息越多，这导致更快的通信和更好的反应能力。提高分辨率意味着要求提高对小信号的检测能力。由于信噪比和对杂散抑制能力的提高，很容易在有噪声、干扰或阻塞条件下检测这些小信号。

      数据转换器技术指标

      选择数据转换器的第一步是把通信标准要求转化成系统级要求。例如，用于宽带CDMA的3GPP标准要求有用信道上的阻塞抑制为87dB。这就确定了收发器信号链数据转换器对信噪比(SNR)、增益和噪声指数(NF)的要求。

      选择数据转换器的下一步涉及到数据转换器的技术指标与系统要求进行比较。必须明确定义关键的系统要求，例如输入频率、输出信号处理、锁相和频率合成。选择过程越快和越精确，越能满足系统投放市场时间和成本的要求。

      高速数据转换器提供多种特性，以帮助设计工程师优化他们的通信系统性能，这些特性包括：分辨率(由位数确定，决定可检测的最小信号)；模拟带宽(确定可转换的最高模拟输入频率或输出频率)；编码或时钟速率(确定数据转换器的采样速度)；无杂散动态范围(确定ADC对干扰的灵敏度或DAC的发送掩码)；噪声和失真(能够限制数据转换器的动态性能)；线性、失调和增益(确定数据转换器输出如何精确地表示输入)；功耗(能够影响系统划分和总系统预算)。

      除了数据转换，设计工程师也必须考虑其他功能，例如DSP、时钟生成和锁相。数据转换器非常依赖于输入模拟信号和采样时钟的特性。

      较高的频率和带宽对应于较快的转换速率和较高的噪声。多通道系统可能要求在相同的封装内有多个数据转换器以减小尺寸，尤其是像微微蜂窝区这样的室内收发器单元。电池供电的便携式手持系统必须保持低功耗。

      大多数的数据转换器的技术指标表都规定标准工作条件，例如，输入频率、采样速率、电源电压和温度，实际工作条件将根据系统要求变化。因此，设计工程师必须考虑这些变化将如何影响数据转换器的线性度、动态范围、噪声和失真。

      数据转换器性能

      检查数据转换器工作性能如何的一种方法是在评估板上运行它，这需要在获得数据的同时进行硬件配置、测试和修改工作条件。如果数据转换器工作得不好，设计工程师必须用另外的器件重新运行上述评估过程。另外，工程师常常希望用所选的时钟和(或)PLL电路来评估性能。对这种硬件的获得和配置要增加数据转换器的评估时间，这个过程可能需要几周的时间。但是，现在有一种替代方法！

      更快地选择数据转换器过程是：首先使用仿真工具观察数据转换器的性能，这需要符合实际系统工作条件的精确数据转换器模型。然后设计工程师会在建立任何硬件之前选择数据转换器。

      数据转换器模型和评估工具

      现在有许多系统级仿真工具。例如，ADI公司的ADIsimADC软件设计工具是一种行为建模实例，它使用测试数据、噪声和失真多项式和传递函数来说明一个模数转换器如何在用户定义的工作条件下完成转换。ADIsimADC提供可以由更高级别系统仿真调用的动态链接库程序前端。参考文献3比较详细地介绍了如何对数据转换器建模。

      图2示出输入数据转换器参数的一个例子。使用包括许多器件模型的ADI公司数据转换器的详细特性参数生成转换的数据，也包括用于比较理想的ADC模型。评估软件和数据转换器模型都可以在www.analog.com/ADIsimADC网站获得。

      使用ADIsimADC工具，设计工程师能够在实际条件下快速评估数据转换器的性能。当硬件实现时，可以结合实验室数据和仿真数据来考虑系统总体性能。