用于單電源ADC直流耦合單端到差分緩沖器

將單電源供電的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的單端輸入信號直流（DC）耦合到差分輸入端可能很有挑戰(zhàn)性。輸入信號需要從地電平移到Vs/2，并且完成信號從單端輸入到差分輸入的變換。另外，ADC的兩個(gè)差分輸入端之間必須均衡以便抵消偶數(shù)次諧波和共模噪聲。系統(tǒng)通常需要不能將注入的DC偏置電流返回給信號源這樣的信號變換。另外，處理大動態(tài)范圍(12 bit 和14 bit ADC)的寬帶信號也會增加電路的復(fù)雜性。

寬帶放大器（例如AD8351）能解決幾乎所有上述問題，但其標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方法需要使用交流（AC）耦合。這種設(shè)計(jì)思想描述了一種新的電路，它通過使用外部DC反饋環(huán)路消除這一要求。它還允許通帶的低端擴(kuò)展到DC。

該電路基本原理是圖1所示的簡單的電平移動電路。在Vs和信號源之間連接兩個(gè)串聯(lián)電阻器，將信號衰減到一半并偏置到Vs/2。中心抽頭被緩沖，然后可由單邊電源電路處理。在信號源端和數(shù)值相等的負(fù)電源之間也連接兩個(gè)串聯(lián)電阻器以抵消來自信號源端的DC偏置電流。

圖1. AC信號電平移動電路

圖2所示的電路通過用相互跟蹤的精密±DC電平替代±Vs電源電壓的方法擴(kuò)展了上述簡單概念。另外，通過用數(shù)量加倍的電平移動電阻器實(shí)現(xiàn)差分信號。通過從放大器的共模電壓中減去2.4 V ADC參考信號產(chǎn)生±DC電平，其中共模電壓是由兩個(gè)放大器通過相等阻值電阻器的輸出相加后產(chǎn)生的。對這個(gè)差值信號進(jìn)行放大、濾波和反向以產(chǎn)生±DC電平。大約為1040的DC反饋環(huán)路增益允許放大器可以在ADC VREF信號為的范圍內(nèi)跟蹤輸出共模電壓。

圖2．寬帶DC耦合單端到差分緩沖器

增加的外部DC反饋路徑使得VOCM引腳開路并且對地去耦，禁止AD8351的內(nèi)部反饋路徑。

電平移動電阻器被設(shè)置成1.09:1的比率，以便將所需要的±DC電平擺幅減小到。使用具有優(yōu)良跟蹤性能的精確網(wǎng)絡(luò)以確證良好的CMRR，并且將注入到信號源端的DC偏置電流減到最小。我們?yōu)閁2選擇一個(gè)滿電源擺幅（R-R）反饋放大器，從而允許使用±5 V電源。余下的電路由+5V電源供電。

電阻器Rg用于調(diào)節(jié)整個(gè)前端的增益。對0 dB前端增益來說，帶寬擴(kuò)大到1 GHz以上，如圖3所示。要求的增益確定后，調(diào)整電阻器Rf使得輸入到ADC的兩個(gè)差分信號均衡。Rg和Rf對應(yīng)不同增益的典型值如表1所示。