Gigamuestras por segundo (IV)

Tras el pequeño truco de poner un filtro previo para convertir altas frecuencias con convertidores de velocidades de muestreo inferiores a las frecuencias que se desean procesar (tratamiento como alias) vamos a avanzar en el problema del muestreo a altísimas velocidades.

Recordemos que hemos visto convertidores que aceptan señales de entrada hasta unos pocos GHz pero cuya tasa de muestreo está limitada a unos cientos de MSPS. Para conseguir el primer objetivo, los circuitos deben tener un retardo de apertura muy pequeño en el circuito de entrada, mientras que para el segundo objetivo se precisan ciertos "trucos" para procesar la señal por etapas.

Esta es la idea principal: "divide y vencerás". Un convertidor A/D rápido se basa en repartir el trabajo en varios circuitos. Un convertidor A/D aún más rápido se puede basar en la misma idea a nivel de circuitos.

Supongamos que con nuestro ya clásico (de esta serie de comentarios) ADS54RF63 deseamos hacer un muestreo a 4 GSPS para tener un ancho de banda de 2 GHz. Como cada convertidor puede llegar a 500 MSPS se precisan cuatro de ellos. Cada uno de ellos muestreará 1/8 de la señal, de forma secuencial, con una separación de 250ps.

(¡250 picosegundos!). Ni que decir tiene que una cosa es contarlo así, y otra llevarlo a cabo. El diseño exige cuidados equivalentes al diseño de sistemas de radio en el entorno de las decenas de GHz. Cualquier desviación en el retardo de los relojes, la entrada de las señales o diferencias entre los circuitos se traducirá en distorsiones muy importantes de la señal. Eso sin contar con el proceso posterior de semejante cantidad de datos. (12bits*4GSPS=48 Gb/s).

Pero la tecnología nunca para. Si hace 10 años alguien hablaba de convertidores de 80 MSPS y 16 bits se pensaba inmediatamente en tecnología espacial, militar y míles de dólares de costo. Hoy se pueden conseguir piezas de manipulación sencilla que cumplen con estas características y que apenas cuestan unas decenas de dólares.

Como complemento a las dos últimas entradas de este tema dejo la referencia del AP3501 de Anapico. Se trata de un mezclador al que se aplica una señal de hasta 35 Ghz y un reloj de muestreo (en la función de oscilador local). La salida se puede muestrear hasta 500 MSPS.

La imagen se ha copiado de la hoja de carcateísiticas del ADS54RF63. Representa la entrada de señal analógica y puede verse cómo se detalla cada uno de los fenómenos que influyen en sus características: Efectos capacitivos e inductivos de los pines, de los hilos que unen los pines con el silicio... fenómenos que cobran importancia singular en las altas frecuencias, y aunque se trate de hacer una SDR, nunca hay que perder de vista que el comienzo de todo sigue siendo ¡analógico!.