副邊變壓器端接提升高速ADC的增益平坦度

摘要：本應(yīng)用筆記描述了變壓器原邊端接和副邊端接的區(qū)別，通常用于前置高速模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的信號(hào)調(diào)理鏈路。本文詳細(xì)說(shuō)明了在較高中頻(IF)的應(yīng)用中，兩種端接對(duì)高速ADC增益平坦度和動(dòng)態(tài)范圍的影響。

正確選擇輸入網(wǎng)絡(luò)元件對(duì)于高速ADC的驅(qū)動(dòng)和輸入網(wǎng)絡(luò)的平衡至關(guān)重要(參考應(yīng)用筆記：“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”)。

在較高IF應(yīng)用中，端接電阻的位置非常重要。交流耦合輸入信號(hào)可以在變壓器的原邊或副邊端接，具體取決于系統(tǒng)對(duì)高速ADC增益平坦度和動(dòng)態(tài)范圍的要求。寬帶變壓器是一個(gè)常用元件，能夠在較寬的頻率范圍內(nèi)將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)，提供了一種快速、便捷的解決方案。

原邊端接

本文以MAX1124 (Maxim近期推出的250MHz、10位高IF ADC)為例，討論不同的端接架構(gòu)以及對(duì)高速ADC增益平坦度和動(dòng)態(tài)范圍的影響。我們首先以原邊端接電路為例(圖1a)，阻抗為50Ω的信號(hào)源作用在ADT1-1WT變壓器的原邊。變壓器副邊通過(guò)0.1µF交流耦合電容連接到MAX1124的輸入濾波網(wǎng)絡(luò)(10Ω隔離電阻 + ADC輸入阻抗)。INP和INN引腳不需要額外安裝輸入濾波電容。這種配置下，變壓器原邊能夠?qū)崿F(xiàn)很好的匹配，而變壓器副邊的等效ADC輸入阻抗為4kΩ /3pF。不平衡的副邊阻抗與變壓器的漏感將構(gòu)成諧振電路，在450MHz至550MHz頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生增益尖峰頻率(圖1b)。


圖1a


圖1b

副邊端接

為了在驅(qū)動(dòng)差分輸入時(shí)消除增益尖峰，我們移掉了原邊端接電阻，采用副邊端接，將阻抗為50Ω的信號(hào)源作用到ADT1-1WT。這種情況下，副邊端接需要兩個(gè)25Ω電阻，分別連接在頂端/底端與中心抽頭(圖2a)。匹配電阻之后是0.1µF交流耦合電容和輸入濾波網(wǎng)絡(luò)(15Ω串聯(lián)電阻 + ADC輸入阻抗)，這樣可以在副邊獲得較好的平衡信號(hào)，作用到ADC的輸入。與圖1配置類似，INN和INP引腳沒(méi)有額外的輸入濾波電容。這種端接方式可以消除450MHz至550MHz頻帶內(nèi)的增益尖峰。必要時(shí)，可以將15Ω隔離電阻更換成30Ω，增大直流衰減。雖然這種端接方式能夠獲得更加平坦的頻率響應(yīng)，但頻帶寬度有所損失(圖2b)。


圖2a


圖2b

結(jié)論

這篇應(yīng)用筆記討論了高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，合理選擇無(wú)源元件非常重要，而這些元件的合理使用也同樣重要。例如，如果系統(tǒng)對(duì)增益平坦度要求非常嚴(yán)格，則必須避免轉(zhuǎn)換器差分輸入端的不平衡和諧振，保證系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。

兩種配置中，輸入端都沒(méi)有使用濾波電容，這樣會(huì)在INP和INN引腳引入額外的噪聲。從簡(jiǎn)單分析結(jié)果看，將使信噪比(SNR)下降0.2dB到0.5dB。絕大多數(shù)高IF ADC應(yīng)用中，在較寬的頻率范圍內(nèi)保證增益的穩(wěn)定性(增益平坦度)和動(dòng)態(tài)范圍非常關(guān)鍵，對(duì)于一個(gè)10位分辨率的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，可以接受噪聲性能不太明顯的劣化。