幾乎無(wú)噪聲、適用于成像應(yīng)用的 ADC 驅(qū)動(dòng)器

我們開發(fā)了一款電源電路板,該電路板從單一 5V 輸入提供所有 4 個(gè)所需的電壓。該電源電路能給 4 個(gè)通道供電,不過(guò)甚至在 –125dBFS 時(shí),也不會(huì)產(chǎn)生與 LT3471 使用的 1.2MHz 開關(guān)速率有關(guān)的干擾。

如圖所示,這個(gè)驅(qū)動(dòng)器與 ADC 一起,產(chǎn)生 84.0dB SNR,其中包括電源電路板的貢獻(xiàn)。以下測(cè)試中,R1 為 75Ω,源阻抗為 50Ω。這個(gè)電路應(yīng)該適合 CCD 具有 50Ω 至 200Ω 輸出阻抗的情況,也應(yīng)該適合進(jìn)入保持電容器的電荷產(chǎn)生數(shù)百 Ω 有效阻抗的情況?焖 FET 緩沖器的使用可允許非常高的源阻抗。

圖 2:原型成像電路板

圖 2:原型成像電路板

圖 3:原型 0.5 平方英寸、4 輸出電源

圖 3:原型 0.5 平方英寸、4 輸出電源

如果 CCD 出現(xiàn)瞬態(tài)時(shí) dV/dt 超過(guò)了 LTC1395 的轉(zhuǎn)換率,或存在 RFI,那么就需要 22pF 的 C6。CCD 容許這么大幅度的電容負(fù)載。如果 LTC1395 的輸出級(jí)速度跟不上,那么輸入保護(hù)二極管的導(dǎo)通就會(huì)極大地降低輸入阻抗。這種導(dǎo)通幾乎在任何反饋放大器中都會(huì)發(fā)生。而且,如果電荷傳送機(jī)制暴露于這一輸入電流之下,可能即使是在 CCD 中緩沖一下,這種導(dǎo)通也會(huì)造成誤差。如果 C6 和放大器之間的距離延長(zhǎng),那么可能需要 R21 作為源終接電阻器。

這種拓?fù)鋬H在與輸入范圍大約為 2VP-P 的 ADC 一起使用、且 CCD 信號(hào)在 0V 至 4V 或 0V 至 5V 量級(jí)時(shí)是切實(shí)可行的。通過(guò)控制共模模式產(chǎn)生平衡-不平衡轉(zhuǎn)換需要衰減,而該拓?fù)淅昧诉@種衰減。這種情形類似于傳輸線平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器,在這種轉(zhuǎn)換器中,如果輸入和輸出端口之間的高共模阻抗對(duì)稱終止于 AC 地,那么該共模阻抗會(huì)產(chǎn)生平衡驅(qū)動(dòng)。

如圖所示濾波器產(chǎn)生類似高斯噪聲的響應(yīng),在大約 40MHz 時(shí)下降 3dB。該濾波器獨(dú)立復(fù)制兩次,以提供一個(gè)對(duì)稱網(wǎng)絡(luò),保持 U1 的誤差貢獻(xiàn)以共模形式出現(xiàn)。

R7、R4 和 R17 以及與它們相對(duì)應(yīng)的組件滿足 U1 的穩(wěn)定性要求,將 0V 至 5V 信號(hào)衰減至 ±1V,并產(chǎn)生電平移位。這些組件實(shí)際上可以放置在 ADC 之后,用作端接組件,這能略微縮短穩(wěn)定時(shí)間。模擬實(shí)驗(yàn)表明,如果在 CCD 和 ADC 之間有很長(zhǎng)的距離,那么在取代 R16 的一對(duì) 50Ω 電阻器之間的傳輸路徑可以延長(zhǎng)。如果距離在 30cm 至大約 60cm 之間,那么電纜阻抗應(yīng)該為 75Ω。然后電源終接電阻器也會(huì)是 75Ω,而另一邊為 25Ω。如果可能,PCB 走線應(yīng)該高于 75Ω。

例如,如果這是打算驅(qū)動(dòng) LTC2185,那么可能有 350ps 的傳輸路徑。如果使用 LTC2270 系列,那么 17pF 采樣電容器要求這條傳輸線 (圖 1 中的 T1 和 T2) 應(yīng)該少于 40ps (大約 1cm)。

除了在 20Msps 和 25Msps 時(shí)數(shù)字化 ¼FS 至 ½FS 的小偏移頻率,為了證實(shí)這個(gè)電路可以用于 CCD 信號(hào),還進(jìn)行了多項(xiàng)測(cè)試,包括:300kHz、–1dBFS 正弦波 (2 階和 3 階 -90dB SFDR),代表 CCD 信號(hào)中的 dV/dt;接近滿標(biāo)度且具附加在 200kHz、–20dB 正弦波的方波 (10MHz 和 5MHz)。結(jié)果顯示,在成對(duì)的“黑白像素”中,在由大的同步偏移產(chǎn)生的正弦波上沒(méi)有失真。

請(qǐng)注意圖 4 時(shí)間域曲線中兩個(gè)波形的形狀,這兩個(gè)波形是由方波中兩個(gè)電平之間每隔一個(gè)采樣轉(zhuǎn)換一次引起的。

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