關(guān)于寬帶ADC前端設(shè)計(jì)考慮：用放大器還是用變壓器驅(qū)動(dòng)ADC？

1、轉(zhuǎn)自ADI中文技術(shù)支持論壇：高性能魔術(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）“前端”的輸入配置設(shè)計(jì)對(duì)達(dá)到要求的系統(tǒng)性能至關(guān)重要 。優(yōu)化總體設(shè)計(jì)取決于很多因素 ，包括應(yīng)用性質(zhì)、系統(tǒng)組成和ADC的結(jié)構(gòu)。以下的問(wèn)答主要節(jié)紹了使用放大器和變壓器影響ADC前端設(shè)計(jì)的一些重要的實(shí)際考慮。問(wèn)：放大器和變壓器根本區(qū)別是什么？答：放大器是有源器件，而變壓器是無(wú)源器件。放大器和其它所有的有源器件一樣，消耗功率并且產(chǎn)生噪聲；變壓器不消耗功率并且產(chǎn)生的噪聲可以忽略不計(jì)。兩者都涉及到動(dòng)態(tài)效應(yīng)問(wèn)題。 問(wèn)：為什么選擇放大器？答：放大器的性能限制比變壓器少。如果必須保持直流（DC）電平，就必須使用放大器，因?yàn)樽儔浩魇枪逃械慕涣鳎ˋC）器

2、件。另外，如果需要，變壓器可以提供電流隔離。放大器提供增益比較容易，因?yàn)榉糯笃鞯妮敵鲎杩箤?shí)質(zhì)上與增益無(wú)關(guān)。另一方面，變壓器的輸出阻抗與電壓增益呈平方關(guān)系增加電壓增益取決于匝數(shù)比。放大器在通帶范圍內(nèi)提供平坦的響應(yīng)，而沒(méi)有由于變壓器寄生交互作用引起的紋波。 問(wèn)：放大器通常產(chǎn)生的噪聲有多大？如何減少這些噪聲？答：讓我們考慮一個(gè)典型的放大器，例如ADA49371，如果設(shè)置增益G1，那么輸出的噪聲譜密度在高頻部分是6 nV/Hz，與此頻帶可比的采樣速率為80 MSPS 的AD944682 ADC的輸入噪聲譜密度是10nV/Hz。這里的問(wèn)題是，放大器的噪聲帶寬等于ADC的全帶寬（中心頻

3、率位于500 MHz），而ADC的噪聲又必須限制在第一奈奎斯特范區(qū)（40 MHz）。在沒(méi)有濾波器的情況下，放大器的噪聲有效值是155 µVrms，ADC的噪聲有效值是90 V。從理論上講，總系統(tǒng)的信噪比（SNR）降低了6dB。為了從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)這一點(diǎn)，用ADA4937驅(qū)動(dòng)的AD9446-80測(cè)量的SNR結(jié)果是76 dBFS,本底噪聲是118dB(見(jiàn)圖1)。如果改用變壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)AD9446-80，測(cè)量SNR結(jié)果是82 dBFS。因此用放大器驅(qū)動(dòng)ADC可將SNR降低6dB。圖1. 使用沒(méi)有噪聲濾波器的ADA4937放大器驅(qū)動(dòng)80 MSPS采樣速率的AD9446-80 ADC為了提高ADC的

4、信噪比，在放大器和ADC之間加了一個(gè)濾波器。如果使用的是一個(gè)100 MHz的雙極點(diǎn)濾波器，放大器的總噪聲有效值變?yōu)?1 µV， 使ADC的信噪比僅降低3 dB 。使用雙極點(diǎn)濾波器改善了圖1電路的SNR達(dá)到79 dBFS，本底噪聲為121dB，如圖2a所示。構(gòu)建雙極點(diǎn)濾波器的方法是放大器的每個(gè)輸出引腳都串聯(lián)一個(gè)24的電阻器和一個(gè)30 nH的電感器并且差分連接一個(gè)47pF的電容器（見(jiàn)圖2b）。圖2a. 使用在外接100 MHz噪聲濾波器的ADA4937放大器驅(qū)動(dòng)AD9446-80 ADC圖2b. 使用外接雙極點(diǎn)噪聲濾波器的ADA4937放大器驅(qū)動(dòng)AD9446-80 ADC原理圖 

5、;問(wèn)：高速放大器和ADC在功耗方面有何不同？答：這要看使用的放大器和ADC。具有相似功耗的兩種典型放大器，AD83523 在5 V電壓下的電源電流是37 mA（185 mW）,ADA4937在5 V電壓下的電源電流是40 mA(200 mW)。如果使用3.3 V電源供電，它們的功耗都可以降低三分之一，同時(shí)會(huì)稍微降低它們的一些性能。ADC的功耗差異性較大，這取決于它們的分辨率和采樣速率。16 bit, 80 MSPS 的AD9446-80 功耗為2.4 W，14 bit,125 MSPS的AD9246-1254 功耗為415mW,12 bit, 20 MSPS 的AD9235

6、-205功耗僅為95mW。 問(wèn)：在什么情況下需要使用變壓器呢？答：當(dāng)信號(hào)的頻率很高而且ADC的輸入端不允許很大的附加噪聲時(shí)，變壓器具有超越放大器的最大性能優(yōu)勢(shì)。 問(wèn)：變壓器和放大器在增益方面有何不同？答：主要的區(qū)別在于ADC的輸入阻抗，它直接影響系統(tǒng)的帶寬。變壓器的輸入阻抗和輸出阻抗與匝數(shù)比的平方有關(guān)，而放大器的輸入阻抗和輸出阻抗與增益（G）根本無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)。 例如，采用一個(gè)增益G=2的變壓器，并且變壓器的輸入阻抗為50，輸出阻抗為200 。 AD9246 ADC有一個(gè)4 pF的差分輸入電容，它與一個(gè)200 輸出阻抗的變壓器相連，會(huì)使ADC的-3dB帶寬范圍從650

7、MHz降低到200 MHz。為了提高ADC的性能和減少踢回噪聲(kickback noise)，通常需要外接一只串聯(lián)電阻和微分電容，這樣會(huì)進(jìn)一步限制-3 dB的帶寬，大概下降到100 MHz。 如果使用一個(gè)低輸出阻抗的放大器，例如使用ADA4937，結(jié)果通常會(huì)提供低于5 的源阻抗。這樣每個(gè)ADC的輸入端可串聯(lián)一只25 限制瞬態(tài)電流的電阻器；這對(duì)于選用650 MHz模擬輸入帶寬的AD9246，應(yīng)該是合適的。 到目前為止，我們一直在圍繞-3 dB帶寬進(jìn)行討論。如果在單極點(diǎn)系統(tǒng)中需要增益起伏比較平坦，比方說(shuō)0.5 dB，那么需要將-3 dB帶寬擴(kuò)展大約3倍。對(duì)于0.1 dB平坦度

8、，需要將-3 dB帶寬擴(kuò)展6.5倍。如果需要0.5 dB平坦度達(dá)到150 MHz帶寬，那么它的-3 dB帶寬必須大于450 MHz。采用 G = 2的變壓器很難做到這一點(diǎn)，但是采用低輸出阻抗的放大器很容易實(shí)現(xiàn)。 問(wèn)：在究竟選擇變壓器還是放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)ADC時(shí)，要考慮哪些因素呢？答：我們可以把這些因素歸結(jié)為6個(gè)參數(shù)，如下表所示：參數(shù)通常優(yōu)勢(shì)帶寬變壓器增益放大器通帶平坦性放大器功耗要求變壓器噪聲變壓器直流與交流耦合放大器（保持直流信號(hào)）變壓器（隔離直流信號(hào)）在有多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)發(fā)生沖突的應(yīng)用中，要做進(jìn)一步分析和權(quán)衡。 問(wèn)：那么在分析中有要考慮哪些因素呢？答：首先要了解為給定的ADC設(shè)

9、計(jì)前端的困難程度。第一，要了解ADC內(nèi)部有緩沖器呢，還是沒(méi)有（例如，開(kāi)關(guān)電容型前端）？很顯然，不論是哪一種情況，困難程度會(huì)隨著頻率的增高而增加。但是，對(duì)設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，處理開(kāi)關(guān)電容會(huì)更難一些。 如果需要增益充分利用ADC的輸入范圍，那么傾向于采用變壓器的應(yīng)用會(huì)隨著需要的增益（匝數(shù)比）增大變得越來(lái)越困難。 當(dāng)然，困難程度會(huì)隨著頻率的增高而增加。采用一個(gè)帶緩沖器的ADC來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)低于100 MHz的中頻（IF）系統(tǒng)要比采用不帶緩沖器的ADC設(shè)計(jì)一個(gè)小信號(hào)高IF系統(tǒng)要相對(duì)容易一些，如圖3所示。由于引進(jìn)許多不同的參數(shù)，權(quán)衡利弊往往會(huì)變得很難，而且常常為跟追改變?cè)驮u(píng)估參數(shù)的過(guò)程而

10、感到困惑。圖3. 設(shè)計(jì)難度與頻率的關(guān)系隨著設(shè)計(jì)的改進(jìn)，使用電子數(shù)據(jù)表格記錄所有的參數(shù)可能很有用。不存在滿足所有情況的最佳設(shè)計(jì)方案；它取決于可提供的器件和應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)。 問(wèn)：的確，設(shè)計(jì)工作不容易。能否介紹一下與系統(tǒng)參數(shù)相關(guān)的細(xì)節(jié)問(wèn)題？答：首先，設(shè)計(jì)ADC的前端時(shí)，重要的是要考慮到所有的參數(shù)。要把每一個(gè)元件當(dāng)作前一級(jí)負(fù)載的一部分來(lái)考慮，并且當(dāng)源阻抗等于負(fù)載阻抗的共軛（見(jiàn)圖4）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生最大的功率傳輸。圖4. 最大功率傳輸現(xiàn)在開(kāi)始設(shè)計(jì)各個(gè)參數(shù)：輸入阻抗是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特性阻抗。大多數(shù)情況下輸入阻抗為50，但可能會(huì)要求其它取值。變壓器是具有很好互阻性能的器件。變壓器允許用戶根據(jù)需要耦合不同特性阻

11、抗并且充分平衡系統(tǒng)的總負(fù)載。在一個(gè)放大器的電路里，阻抗被定義為輸入阻抗和輸出阻抗，放大器的阻抗特性不像變壓器那樣隨頻率變化。 電壓駐波比（VSWR）是一項(xiàng)無(wú)量綱參數(shù)，用來(lái)表示在有用帶寬內(nèi)輸入功率反射到負(fù)載上的比率。當(dāng)負(fù)載ADC達(dá)到滿度輸入時(shí)，VSWR是一項(xiàng)用來(lái)確定所需要的輸入驅(qū)動(dòng)能力的重要參數(shù)。 帶寬是在系統(tǒng)中使用的頻率范圍。帶寬可寬可窄，可僅覆蓋基帶或者覆蓋多個(gè)奈奎斯特區(qū)。帶寬的邊界通常限制在其最大幅度衰減-3dB處對(duì)應(yīng)的頻率。 通帶平坦度（或者增益均勻性）指在規(guī)定帶寬內(nèi)增益響應(yīng)隨頻率變化量（包括正波動(dòng)和負(fù)波動(dòng)）。它可能會(huì)表現(xiàn)為波動(dòng)，或者像Butterworth

12、濾波器那樣簡(jiǎn)單單調(diào)地下降。不管是哪一種情況，通常要求通帶平坦度小于或等于1 dB，這對(duì)于穩(wěn)定總系統(tǒng)增益至關(guān)重要。 輸入驅(qū)動(dòng)能力是由特定應(yīng)用需要的系統(tǒng)增益決定。輸入驅(qū)動(dòng)能力與帶寬指標(biāo)密切相關(guān)，并且依賴于所選擇的前端元件，例如濾波器、放大器或者變壓器。它們的特性是使輸入驅(qū)動(dòng)能力最難達(dá)到要求水平的原因之一。圖5. 帶寬、通帶平坦度和輸入驅(qū)動(dòng)能力的定義信噪比（SNR）是在給定帶寬內(nèi)，滿度信號(hào)的有效值與全部噪聲分量平方和的平方根（RSS）的對(duì)數(shù)比，但是不包括失真分量。從前端方面來(lái)看，SNR會(huì)隨著帶寬、時(shí)鐘抖動(dòng)和增益的增加而降低（在高增益情況下，放大器在低增益時(shí)可能被忽略的噪聲分量會(huì)產(chǎn)生明顯作用

13、）。 無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）是滿度值的有效值與最大雜散頻譜分量的有效值之比。前端雜散有兩大危害，一個(gè)是造成放大器的非線性（或者使變壓器造成不理想平衡），它主要產(chǎn)生二次諧波失真；另一個(gè)是輸入失配并且按照一定的增益放大這種失配（在高增益情況下，失配更加嚴(yán)重，并且放大寄生非線性作用），通常將這種情況看作三次諧波失真。 問(wèn)：變壓器的重要特性是什么？答：變壓器有許多特性例如電壓增益和阻抗比、帶寬和插入損耗、幅度和相位不平衡性，以及回波損耗。其它特性可能包括額定功率、配置類型（例如不平衡變壓器或變壓器）和中心點(diǎn)選項(xiàng)。使用變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)并不總是一帆風(fēng)順的。例如，變壓器的特性會(huì)隨著頻率

14、變化，從而使變壓器模型復(fù)雜化。在ADC應(yīng)用中開(kāi)始變壓器建模的一個(gè)例子如圖6所示。每一個(gè)參數(shù)都取決于所選用的變壓器。如果變壓器生產(chǎn)商可提供變壓器的模型，建議你與他們聯(lián)系。圖6. 變壓器模型變壓器特性包括：匝數(shù)比是次級(jí)電壓與初級(jí)電壓之比。電流比與匝數(shù)比成反比。阻抗比是匝數(shù)比的平方。信號(hào)增益正好等于匝數(shù)比。盡管電壓增益無(wú)噪聲，但是要考慮其它因素后面將會(huì)討論到。 變壓器可以簡(jiǎn)單地看作具有標(biāo)稱增益的帶通濾波器。插入損耗是濾波器在規(guī)定頻率范圍內(nèi)的損耗，雖然它是產(chǎn)品使用說(shuō)明中最常見(jiàn)的測(cè)量技術(shù)指標(biāo)，但還要考慮其它指標(biāo)。 回波損耗是指從變壓器的初級(jí)端看次級(jí)端有效阻抗不匹配特性的一種度量。例如

15、，如果變壓器的次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的匝數(shù)比的平方是2:1，那么我們預(yù)期當(dāng)次級(jí)端終止的阻抗為100 時(shí)，反射到初級(jí)端的阻抗是50 。然而，實(shí)際上不是嚴(yán)格符合這種關(guān)系；例如，反射到初級(jí)的阻抗會(huì)隨著頻率變化。一般地，隨著阻抗比率增加，回波損耗的變化程度也隨著增加。 幅度失衡和相失衡是變壓器的重要特性。當(dāng)要求設(shè)計(jì)非常高的中頻時(shí)（高于100 MHz），設(shè)計(jì)工程師可以通過(guò)這兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)預(yù)測(cè)非線性誤差的大小。隨著頻率的增高，變壓器的非線性誤差的也隨著增加，通常是相位失衡起主要影響作用，相位失衡會(huì)轉(zhuǎn)化為偶次諧波失真（主要是二次諧波）。圖7示出了單變壓器配置和雙變壓器配置情況下，變壓器的典型相位失衡與頻

16、率的關(guān)系曲線。圖7.在單變壓器和雙變壓器配置情況下，變壓器的相位失衡與頻率的關(guān)系曲線。請(qǐng)記住，因?yàn)樽儔浩髦圃焐滩荒芏家韵嗤姆椒▉?lái)規(guī)定所有的變壓器指標(biāo)，所以技術(shù)指標(biāo)顯然相同的變壓器在相同情況下可能會(huì)表現(xiàn)出不同的性能。為你的設(shè)計(jì)方案選擇變壓器的最好方法是，收集和了解考慮到的所有變壓器指標(biāo)，向制造商索取在其產(chǎn)品技術(shù)資料中沒(méi)有給出的所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)。另外你可以使用網(wǎng)絡(luò)分析器自己測(cè)量變壓器的性能指標(biāo)，可能會(huì)有用。 問(wèn)：選擇放大器時(shí)要考慮哪些重要參數(shù)？答：選用放大器代替變壓器的主要理由是為了獲得好的通帶平坦性。如果這項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)對(duì)你的設(shè)計(jì)方案來(lái)說(shuō)很關(guān)鍵，那么放大器在規(guī)定頻率范圍內(nèi)的波動(dòng)會(huì)小一些，通常

17、為±0.1 dB。變壓器的頻率響應(yīng)波動(dòng)會(huì)小一些，當(dāng)必須使用變壓器時(shí)要求“精細(xì)調(diào)整”，所以平坦性是一個(gè)問(wèn)題。放大器的驅(qū)動(dòng)能力是它的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)。變壓器不能驅(qū)動(dòng)PCB板上很長(zhǎng)的印制線。變壓器用來(lái)直接連接到ADC。如果系統(tǒng)要求把驅(qū)動(dòng)器或耦合器安裝在遠(yuǎn)離ADC處，或者另外一塊PCB板上，那么我們強(qiáng)烈推薦使用放大器。 直流耦合特性也是使用放大器的一個(gè)原因，因?yàn)樽儔浩魇枪逃械慕涣黢詈掀骷?。如果直流頻段在應(yīng)用中很重要，可選擇放大器，因?yàn)橛行└哳l放大器可以耦合一直到直流的頻率?？蛇x的典型放大器包括AD8138和ADA4937。 放大器還可以提供動(dòng)態(tài)隔離（大約為30 dB40 dB的

18、反向隔離）以抑制無(wú)緩沖ADC輸入端的瞬態(tài)電流產(chǎn)生的尖峰毛刺。 如果設(shè)計(jì)要求為ADC的模擬輸入提供寬帶增益，那么放大器會(huì)提供優(yōu)于變壓器的匹配。另外要考慮帶寬與噪聲的折衷。如果采用的頻率高于150MHz，變壓器在保持SNR和SFDR方面會(huì)做得更好一些。然而，如果工作在第一奈奎斯特區(qū)或第二奈奎斯特區(qū)，那么變壓器或放大器都可以使用。 問(wèn)：ADI公司的那些放大器最適合驅(qū)動(dòng)高性能ADC？答：只有少數(shù)放大器最適合用于高速ADC的前端，包括AD81386和AD81397；AD83508，AD83519和AD835210；以及ADA4937和ADA4938。AD 8139通常用于設(shè)計(jì)基帶系統(tǒng)

19、，即有用輸入頻率低于50 MHz。AD8352通常用于設(shè)計(jì)中高頻設(shè)計(jì)。這種放大器可以在高至200 MHz寬頻帶內(nèi)具有優(yōu)良的噪聲和雜散抑制能力。ADA4937可以用于工作頻率高達(dá)150 MHz，它的主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)ADC的直流耦合應(yīng)用，因?yàn)樗梢蕴峁┖軐挼墓材］敵鲭妷悍秶?#160;問(wèn)：我可能要用到的ADC的重要特性是什么？答：目前流行的CMOS開(kāi)關(guān)電容ADC沒(méi)有內(nèi)置的輸入緩沖器，所以其功耗比帶緩沖器的ADC要低一些。外部信號(hào)源直接連接到ADC的內(nèi)置開(kāi)關(guān)電容采樣保持（SHA）電路（見(jiàn)圖8）。這會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)問(wèn)題。第一，輸入阻抗隨時(shí)間變化，因?yàn)楣ぷ鞣绞皆诓蓸雍捅３种g不斷切換。第二，注入到采樣電容

20、器的電荷會(huì)反射回信號(hào)源；這可能引起驅(qū)動(dòng)電路里的無(wú)源濾波器的過(guò)渡延遲。圖8. 帶開(kāi)關(guān)電容器ADC輸入級(jí)電路框圖重要的是把外部網(wǎng)絡(luò)阻抗與ADC跟蹤模式阻抗匹配，見(jiàn)圖9。正如你看到的，輸入阻抗的實(shí)部或阻性阻抗（用藍(lán)色線表示）在低頻段（基帶）非常高（在幾千歐姆范圍內(nèi)），在超過(guò)100 MHz的頻段下降到2 k以下。 輸入阻抗的虛部或容性阻抗（用紅色線表示），一開(kāi)始從一個(gè)相當(dāng)高的容性負(fù)載，然后在高頻段減小大約3 pF（見(jiàn)右邊縱坐標(biāo)）。要匹配這樣的輸入阻抗是一個(gè)相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)問(wèn)題，尤其是在頻率高于100 MHz的情況下。圖9. 跟蹤模式下開(kāi)關(guān)電容ADC的典型輸入阻抗與頻率關(guān)系曲線圖10和圖1

21、1中的波形示出了差分輸入信號(hào)的優(yōu)勢(shì)。乍一看，圖10中示出的ADC的單端輸入波形看起來(lái)很差。但是，圖11證明了單端輸入波形受到的干擾幾乎完全是由于共模電壓的影響。圖10. 帶開(kāi)關(guān)電容的ADC的單端輸入與時(shí)鐘相關(guān)的波形測(cè)量圖11. 帶開(kāi)關(guān)電容的ADC的差分輸入與時(shí)鐘相關(guān)的波形測(cè)量請(qǐng)看ADC的差分輸入（見(jiàn)圖11），我們可以看到輸入信號(hào)干凈多了。與時(shí)鐘相關(guān)的尖峰干擾消失了。差分信號(hào)固有的共模抑制特性能夠消除共模噪聲，包括來(lái)自電源、數(shù)字源和電荷注入引起的共模噪聲。 帶輸入緩沖器的ADC比較容易理解和使用。輸入源阻抗固定。緩沖器由晶體管組成，它以低阻抗驅(qū)動(dòng)ADC，所以大大地減少了注入電荷和開(kāi)關(guān)管

22、引起的尖峰。與帶開(kāi)關(guān)電容的ADC不同，輸入阻抗在模擬輸入頻率范圍內(nèi)變化很小，所以選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路相對(duì)容易一些。帶緩沖器的ADC特別適合于高線性、低噪聲應(yīng)用；它唯一的缺點(diǎn)是由于它自身的功導(dǎo)致ADC總功耗增加。 問(wèn)：你能否給我舉出變壓器和放大器驅(qū)動(dòng)電路的例子？答：圖12示出了4個(gè)使用變壓器的ADC輸入配置的例子。 對(duì)于基帶應(yīng)用器件（見(jiàn)圖a），輸入阻抗很高，所以匹配起來(lái)很簡(jiǎn)單，不像在高頻段匹配那么重要。通常，使用一個(gè)很小的串聯(lián)電阻器和一個(gè)并聯(lián)電容器就足以衰減電荷注入。這種簡(jiǎn)單的濾波器衰減了寬帶噪聲，從而優(yōu)化了性能。 為了得到寬帶應(yīng)用中匹配合適的輸入阻抗（見(jiàn)圖b），可以

23、嘗試讓輸入阻抗的實(shí)部（阻性）起主要作用。用電感或鐵氧體磁珠與模擬前端并聯(lián)或者串聯(lián)從而將容性部分減到最少。這樣可以得到很好的帶寬，改進(jìn)增益的平坦性并且提高性能（SFDR），就像使用AD93xx開(kāi)關(guān)電容ADC系列時(shí)看到的那樣。 對(duì)于帶緩沖的高中頻（IF）應(yīng)用（見(jiàn)圖c），示出了帶雙不平衡變壓器的配置，帶一個(gè)類似于基帶配置濾波器。這允許輸入頻率高達(dá)300 MHz并且提供很好的平衡，把偶次諧波失真減到最小。 對(duì)于窄帶（共振）應(yīng)用（見(jiàn)圖d），它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類似于寬帶。但是，匹配方式采用并聯(lián)而不是串聯(lián)，以便將帶寬縮小到規(guī)定的頻帶。圖12 . 采用變壓器驅(qū)動(dòng)的ADC的前端設(shè)計(jì)在基帶應(yīng)用中，當(dāng)

24、采用放大器驅(qū)動(dòng)帶緩沖器或不帶緩沖器的ADC時(shí)，設(shè)計(jì)將變得相當(dāng)簡(jiǎn)單（見(jiàn)圖13）。只要保證與ADC共同分擔(dān)放大器的共模電壓就可以使用一個(gè)簡(jiǎn)單的低通濾波器濾掉有無(wú)用的寬帶噪聲（見(jiàn)圖a）。對(duì)于中頻應(yīng)用（見(jiàn)圖b和圖c），其匹配網(wǎng)絡(luò)跟基帶的情況非常相似，但是通常會(huì)有輕度下降。如果需要，可以在放大器的輸出使用電感器或鐵氧體磁珠以擴(kuò)大帶寬。 但是，通常沒(méi)有必要這樣做，因?yàn)榉糯笃鞯奶匦栽谟杏脦拑?nèi)變化很小，不像變壓器那樣變化較大。對(duì)于窄帶應(yīng)用或共振應(yīng)用（見(jiàn)圖d），濾波器與放大器的輸出阻抗相匹配，抵消了ADC的輸入電容。通常，使用多極濾波器用來(lái)濾除有用頻段之外的寬帶噪聲。圖13.采用放大器驅(qū)動(dòng)的ADC的

25、前端的設(shè)計(jì)方案 問(wèn)：請(qǐng)你總結(jié)一下設(shè)計(jì)要點(diǎn)好嗎？答：當(dāng)面對(duì)一項(xiàng)設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)記?。?#183; 了解設(shè)計(jì)的困難程度。· 排列你設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。· 當(dāng)確定變壓器或放大器上的總負(fù)載時(shí)，應(yīng)包括ADC的輸入阻抗和輸入電路的外部元件。·當(dāng)選擇變壓器的時(shí)候，要牢記：· 不是所有的變壓器都做得一樣。· 了解變壓器的技術(shù)指標(biāo)。· 向變壓器制造商索要未給出的參數(shù)和仿真模型。· 高IF設(shè)計(jì)對(duì)變壓器的相位不平衡性很敏感。· 甚高IF設(shè)計(jì)可能需要兩個(gè)變壓器或不平衡變壓器來(lái)抑制偶次諧波失真。 當(dāng)選擇放大器的時(shí)候，要牢記：&#

26、183; 注意噪聲技術(shù)指標(biāo)。· 了解放大器的技術(shù)指標(biāo)。· 對(duì)低IF或基帶頻率設(shè)計(jì)，使用AD8138/AD8139。· 對(duì)中IF設(shè)計(jì)，使用ADA4937。· 對(duì)高IF設(shè)計(jì)，使用AD8352。· 放大器對(duì)不平衡性不那么敏感，所以可自動(dòng)抑制偶次諧波失真。· 有些放大器可以將直流信號(hào)耦合到ADC的輸入端，例如，AD8136/AD8139和ADA4937/ADA4938· 放大器具有將輸入信號(hào)源與輸出負(fù)載隔離的作用，所以對(duì)于處理對(duì)輸入信號(hào)源敏感的應(yīng)用，放大器比變壓器更適用。· 放大器可以驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)距離的負(fù)載，特別是當(dāng)系統(tǒng)要求將一

27、個(gè)設(shè)計(jì)化分成兩塊或更多塊PCB板時(shí)特別有用。· 放大器可能會(huì)要求另外的電源，這樣會(huì)增加系統(tǒng)的功率要求。 當(dāng)選擇ADC的時(shí)候，要牢記：· ADC是否有內(nèi)置的緩沖器？· 帶開(kāi)關(guān)電容的ADC的輸入阻抗是時(shí)變的，對(duì)于高IF設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)比較困難。· 如果使用不帶緩沖器的ADC，輸入匹配總是采用跟蹤模式。· 帶緩沖器的ADC即使是在高IF頻段也容易設(shè)計(jì)。· 帶緩沖器的ADC趨向于功耗較大。最后：· 用任何類型的ADC完成基帶設(shè)計(jì)都是最容易的。· 使用鐵氧體磁珠或低Q值的電感器來(lái)消除帶開(kāi)關(guān)電容ADC的輸入電容。這樣可以使輸

28、入帶寬最大，改善輸入匹配，維持優(yōu)良的SFDR。· 為了處理高IF設(shè)計(jì)，可能需要兩個(gè)變壓器。  問(wèn)：請(qǐng)推薦一些進(jìn)一步閱讀的參考資料好嗎？A. 應(yīng)用筆記AN-742, Frequency-Domain Response of Switched-Capacitor ADCs.AN-827, A Resonant Approach to Interfacing Amplifiers to Switched-Capacitor ADCs.B. 技術(shù)文章Reeder, Rob. “Transformer-Coupled Front-End for Wideband A/D Converters.” Analog Dialogue 39-2. 2005. pp. 3-6.Reeder, Rob, Mark Looney, and Jim Hand. “Pushing the State of the Art with Multichannel A/D Converters.” Analog Dialogue 39-2. 2005. pp. 7-10.Kester, Walt. “Which ADC Architecture Is Rig