副邊變壓器端接改善了高速ADC的增益平坦度

以下應(yīng)用筆記描述了高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）之前信號(hào)調(diào)理電路中常用的變壓器的初級(jí)側(cè)和次級(jí)端接之間的差異。本文詳細(xì)介紹了這兩種端接方案對(duì)專(zhuān)為高中頻應(yīng)用設(shè)計(jì)的ADC的增益平坦度和動(dòng)態(tài)性能的影響。

正確選擇輸入網(wǎng)絡(luò)元件對(duì)于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）輸入網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動(dòng)和平衡至關(guān)重要。

在高中頻應(yīng)用中，端接阻抗的位置變得尤為重要。根據(jù)對(duì)增益平坦度和動(dòng)態(tài)性能的要求，交流耦合輸入信號(hào)可以在變壓器的任一側(cè)端接。寬帶變壓器是常用的組件，支持在寬頻率范圍內(nèi)快速輕松地將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)。

初級(jí)端接

本應(yīng)用筆記選擇MAX1124（Maxim最近推出的250MHz、10位高中頻ADC）來(lái)演示不同的端接方案及其對(duì)ADC增益帶寬和動(dòng)態(tài)性能的影響。從初級(jí)側(cè)端接配置（圖1a）開(kāi)始，在A(yíng)DT1-1WT變壓器的初級(jí)側(cè)施加50Ω阻抗源信號(hào)。其副邊通過(guò)0.1μF交流耦合電容直接連接到MAX1124的輸入濾波網(wǎng)絡(luò)（10Ω隔離電阻+ADC輸入阻抗）。INP和INN上沒(méi)有安裝額外的輸入濾波電容。在這種配置中，變壓器的初級(jí)側(cè)平衡良好，但次級(jí)側(cè)直接進(jìn)入ADC的標(biāo)稱(chēng)4kΩ /3pF輸入阻抗。次級(jí)側(cè)的不平衡與變壓器的漏感相結(jié)合，產(chǎn)生諧振電路，產(chǎn)生 450MHz 和 550MHz 之間的最大頻率峰值（圖 1b）。

圖 1a.

圖 1b.

次級(jí)端接

為了在差分驅(qū)動(dòng)輸入時(shí)幾乎完全消除頻率峰值，去掉了初級(jí)側(cè)端接，并將50Ω源阻抗信號(hào)施加到ADT1-1WT，改為使用次級(jí)端接。在這種情況下，次級(jí)側(cè)端接是指在變壓器的頂部/底部和中心抽頭之間放置兩個(gè)25Ω電阻（圖2a）。隨后是用于交流耦合的0.1μF電容和輸入濾波器網(wǎng)絡(luò)（15Ω串聯(lián)電阻+ADC的輸入阻抗），現(xiàn)在向轉(zhuǎn)換器施加一個(gè)均衡的次級(jí)側(cè)信號(hào)。與圖1的配置一樣，INP和INN上沒(méi)有安裝額外的輸入濾波電容。通過(guò)這種配置，可以完全消除450MHz至550MHz范圍內(nèi)的頻率峰值。如果需要，可以將15Ω隔離電阻更換為30Ω電阻，從而增加更多的直流衰減。雖然這種方法使頻率響應(yīng)更平滑，但代價(jià)是頻率帶寬損失（圖 2b）。

圖 2a.

圖 2b.

結(jié)論

本應(yīng)用筆記表明，正確選擇無(wú)源元件不僅在設(shè)計(jì)高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的輸入網(wǎng)絡(luò)時(shí)起著重要作用，而且正確使用這些元件也很重要。例如，如果增益平坦度是系統(tǒng)中的一個(gè)重要因素，則必須注意避免轉(zhuǎn)換器差分輸入端的不平衡和諧振，以確?？梢詮?fù)制其真正的動(dòng)態(tài)性能。

此外，兩種配置的輸入端均不使用濾波電容，這一事實(shí)可能會(huì)引起人們對(duì)INP和INN額外噪聲拾取的影響的擔(dān)憂(yōu)。對(duì)此也進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，導(dǎo)致信噪比（SNR）在0.2dB至0.5dB之間下降。只要需要寬帶寬和寬頻率范圍內(nèi)的穩(wěn)定性（短：增益平坦度）以及高動(dòng)態(tài)性能，大多數(shù)高中頻應(yīng)用可能會(huì)接受10位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器噪聲性能的這種相當(dāng)小的下降。

審核編輯：郭婷