高性能模數變換器設計變壓器耦合型前端的方案

ADC可以分為兩種類(lèi)型：帶有緩沖的和不帶緩沖的。無(wú)緩沖ADC的功耗往往要遠大于緩沖ADC，但是緩沖ADC更容易驅動(dòng)。

開(kāi)關(guān)電容ADC是一種無(wú)緩沖的ADC的一個(gè)具體例子。前端設計則直接與ADC內部的采樣-保持電路(SAH)網(wǎng)絡(luò )相連接。這就帶來(lái)了兩個(gè)問(wèn)題：一是ADC的輸入阻抗會(huì )隨著(zhù)時(shí)間和模式不同而發(fā)生變化；第二種則是電荷注入，它會(huì )反映到ADC的模擬輸入上，這會(huì )帶來(lái)濾波器穩態(tài)建立(filter settling)方面的問(wèn)題。

帶有緩沖的ADC的理解和使用最為方便。通過(guò)采用能夠抑制電荷注入帶來(lái)的尖峰的隔離緩沖器，可以顯著(zhù)降低開(kāi)關(guān)的瞬態(tài)。與開(kāi)關(guān)電容ADC中的情形不同，輸入的端接特性在整個(gè)規定的ADC帶寬上不會(huì )隨著(zhù)模擬輸入頻率的不同而發(fā)生變化，恰當的驅動(dòng)電路的選擇將變得更為方便。帶緩沖的輸入級的不利之處，就在于會(huì )使得 ADC消耗更多的功率。設計示例

基帶和IF應用的設計實(shí)例，分別如圖1和2所示。

在基帶應用中，ADC的輸入阻抗一般都很高，因此輸入的匹配的重要性較低，而且也更容易實(shí)現。往往一、兩個(gè)小量值的、用于衰減電荷注入效應的串聯(lián)電阻外加簡(jiǎn)單的差分輸入電容就夠用了。這樣一來(lái)，就只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的濾波器，來(lái)衰減寬帶噪聲，以獲得最優(yōu)的性能。

高頻應用則需要設計者作多一些思考。要優(yōu)化輸入的匹配，就需要通過(guò)前端跟蹤模式阻抗的匹配來(lái)讓輸入的阻抗盡可能呈阻性。使用串連或并聯(lián)的電感或鐵氧體磁珠(在圖中示出的是前者)，可消除“電容”項。

總之，對輸入進(jìn)行匹配可以給出良好的帶寬、增益平坦度(功率驅動(dòng)的變化更小)和更為出色的性能。

帶緩沖的ADC的基帶應用同樣使用一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò )，類(lèi)似于開(kāi)關(guān)電容ADC的配置。請注意，應對副邊進(jìn)行端接來(lái)將其與原邊的輸入相匹配。

在圖2中，針對高IF應用使用了雙balun(平衡/非平衡轉換)。這就使得輸入在高達300MHz的范圍內能得到很好的保持平衡，讓二階失真始終最小化。

小結

設計中必須考慮多種參數，以實(shí)現最佳性能。變壓器千差萬(wàn)別。設計者若能理解特定的變壓器性能參數，并向制造商咨詢(xún)沒(méi)有給出的參數，就能夠更好預測出其設計的特性。高IF設計對于變壓器的相位非平衡性很敏感，因此這些設計可能需要兩個(gè)變壓器或者balun。

了解所采用的ADC是緩沖型還是非緩沖型也很重要。不帶緩沖的 ADC的輸入阻抗隨時(shí)間而變化，在高IF情況下，相應的設計也更為困難。為了優(yōu)化設計，輸入應該實(shí)現跟蹤匹配。使用磁珠或低Q的電感來(lái)消除開(kāi)關(guān)電容ADC 的輸入電容分量。這可以最大限度地提高輸入帶寬，實(shí)現更優(yōu)化的輸入匹配，并維持SFDR性能。緩沖的ADC的設計較為方便，即使在高IF下也是如此，但它們的功耗更大。無(wú)論使用何種ADC類(lèi)型，基帶應用的設計工作最簡(jiǎn)單。