正確選擇輸入網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化高速ADC的動(dòng)態(tài)性能和增益平坦度

摘要：該應(yīng)用筆記論述了如何選擇適當(dāng)?shù)?strong>變壓器和無(wú)源元件，并在不犧牲高速ADC動(dòng)態(tài)性能的情況下獲得較寬的輸入頻響的增益平坦度。

對(duì)于較高IF的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，正確選擇板級(jí)元器件是滿足高動(dòng)態(tài)性能和較寬增益平坦度的必要條件。本技術(shù)資料介紹了如何選擇輸入網(wǎng)絡(luò)，借助寬帶變壓器、端接電阻和濾波電容，簡(jiǎn)化單端到差分信號(hào)轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)。

本文以MAX1449為例進(jìn)行說(shuō)明和分析，給出了兩種可能的輸入配置。圖1表示一個(gè)典型的交流耦合、單端到差分的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)使用寬帶變壓器(如Mini-Circuits的T1-1T-KK81 (200MHz))，原邊端接50Ω電阻和25Ω /22pF濾波網(wǎng)絡(luò)。該配置中，源阻抗為50Ω的單端輸入信號(hào)通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)。50Ω原邊端接可以很好地實(shí)現(xiàn)信號(hào)源與變壓器之間的匹配。然而，這也意味在變壓器的原邊和副邊存在不匹配。原邊等效電阻為25Ω，但副邊存在很大的阻抗不匹配。這是因?yàn)?strong>ADC的20kΩ輸入電阻與22pF電容并聯(lián)造成的。這會(huì)影響輸入網(wǎng)絡(luò)的頻響特性，從而最終影響轉(zhuǎn)換器的頻響特性。變壓器的標(biāo)稱漏感為25nH到100nH。結(jié)合22pF的輸入濾波電容，這將產(chǎn)生諧振頻率：

110MHz到215MHz之間的諧振頻率將在該頻段產(chǎn)生干擾尖峰。


圖 1.

圖2描述了類似的交流耦合配置，但它使用了帶有原邊端接、性能更好的寬帶變壓器(如Mini-Circuits的ADT1-1WT (800MHz))和25Ω /10pF濾波網(wǎng)絡(luò)。盡管ADT1-1WT的阻抗是75Ω，但較低的漏感將-1dB的頻點(diǎn)提升到了400MHz，而T1-1T-KK81的-1dB頻點(diǎn)只有50MHz。


圖2.

圖3顯示了兩種端接架構(gòu)輔以變壓器和濾波網(wǎng)絡(luò)器件的對(duì)比結(jié)果。從圖中我們可以看到明顯的性能改善。T1-1T-KK81變壓器的輸入帶寬(藍(lán)線)在90MHz到110MHz間有大約0.5dB的增益波動(dòng)，而ADT1-1WT變壓器的輸入帶寬(紫線)在300MHz內(nèi)保持了0.1dB的增益波動(dòng)。動(dòng)態(tài)范圍(ADT1-1WT變壓器，50Ω


圖3.

原邊端接，在INP、INN輸入濾波電容為10pF)在fIN=50MHz時(shí)仍有58.4dB的SNR。盡管圖3只顯示了80MHz到260MHz (ADT1-1WT)的輸入頻率，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果表明，在增益波動(dòng)為0.1dB范圍內(nèi)輸入頻率可超過(guò)8階奈奎斯特頻率。

改善變壓器的副邊阻抗匹配可以進(jìn)一步改善增益平坦度。一種方法是用副邊端接而非原邊端接。這種方法將在其它應(yīng)用筆記中論述，該方案基于Maxim最近推出的MAX1122/23/24系列進(jìn)行輸入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和分析。請(qǐng)參考以下應(yīng)用筆記鏈接，以獲得關(guān)于原、副邊端接的詳情。