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副边变压器端接提升高速ADC的增益平坦度

导读: 这篇应用笔记讨论了高速数据转换器的输入网络设计中,合理选择无源元件非常重要,而这些元件的合理使用也同样重要。例如,如果系统对增益平坦度要求非常严格,则必须避免转换器差分输入端的不平衡和谐振,保证系统的动态指标。

  正确选择输入网络元件对于高速ADC的驱动和输入网络的平衡至关重要(参考应用笔记:“正确选择输入网络,优化高速ADC的动态性能和增益平坦度”)。

  在较高IF应用中,端接电阻的位置非常重要。交流耦合输入信号可以在变压器的原边或副边端接,具体取决于系统对高速ADC增益平坦度和动态范围的要求。宽带变压器是一个常用元件,能够在较宽的频率范围内将单端信号转换成差分信号,提供了一种快速、便捷的解决方案。

 

  原边端接

 

  本文以MAX1124 (Maxim近期推出的250MHz、10位高IF ADC)为例,讨论不同的端接架构以及对高速ADC增益平坦度和动态范围的影响。我们首先以原边端接电路为例(图1a),阻抗为50Ω的信号源作用在ADT1-1WT变压器的原边。变压器副边通过0.1µF交流耦合电容连接到MAX1124的输入滤波网络(10Ω隔离电阻 + ADC输入阻抗)。INP和INN引脚不需要额外安装输入滤波电容。这种配置下,变压器原边能够实现很好的匹配,而变压器副边的等效ADC输入阻抗为4kΩ /3pF。不平衡的副边阻抗与变压器的漏感将构成谐振电路,在450MHz至550MHz频率范围内产生增益尖峰频率(图1b)。

 

  

  图1a

  

  图1b

 

  副边端接

 

  为了在驱动差分输入时消除增益尖峰,我们移掉了原边端接电阻,采用副边端接,将阻抗为50Ω的信号源作用到ADT1-1WT。这种情况下,副边端接需要两个25Ω电阻,分别连接在顶端/底端与中心抽头(图2a)。匹配电阻之后是0.1µF交流耦合电容和输入滤波网络(15Ω串联电阻 + ADC输入阻抗),这样可以在副边获得较好的平衡信号,作用到ADC的输入。与图1配置类似,INN和INP引脚没有额外的输入滤波电容。这种端接方式可以消除450MHz至550MHz频带内的增益尖峰。必要时,可以将15Ω隔离电阻更换成30Ω,增大直流衰减。虽然这种端接方式能够获得更加平坦的频率响应,但频带宽度有所损失(图2b)。

 

  

  图2a

  

  图2b

 

  结论

 

  这篇应用笔记讨论了高速数据转换器的输入网络设计中,合理选择无源元件非常重要,而这些元件的合理使用也同样重要。例如,如果系统对增益平坦度要求非常严格,则必须避免转换器差分输入端的不平衡和谐振,保证系统的动态指标。

  两种配置中,输入端都没有使用滤波电容,这样会在INP和INN引脚引入额外的噪声。从简单分析结果看,将使信噪比(SNR)下降0.2dB到0.5dB。绝大多数高IF ADC应用中,在较宽的频率范围内保证增益的稳定性(增益平坦度)和动态范围非常关键,对于一个10位分辨率的数据转换器,可以接受噪声性能不太明显的劣化。

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