當使用雙變壓器配置時(shí)寬帶ADC前端設計考慮

變壓器用于信號隔離，并且將單端信號轉換成差分信號。當在高速模數轉換器（ADC）前端電路中使用變壓器時(shí)常常忽略的一個(gè)問(wèn)題是變壓器絕非理想器件。任何由變壓器引起的輸入失衡都會(huì )使輸入的正弦信號變成非理想的正弦信號波形傳送給ADC的輸入端，從而導致ADC的總體性能不如其它方式耦合到ADC的性能。本文討論了變壓器的輸入失衡對ADC性能造成的影響，并且提供了實(shí)現改進(jìn)電路的實(shí)例。

關(guān)于變壓器

許多制造商提供的多種多樣的型號給變壓器選擇造成混亂。規定性能的供應商所采用的不同方法將問(wèn)題復雜化；它們通常在選擇和定義他們規定的參數方面都不相同。

當選擇一個(gè)驅動(dòng)具體ADC的變壓器時(shí)應該考慮的幾個(gè)關(guān)鍵參數是插入損耗、回波損耗、幅度失衡和相位失衡。其中插入損耗表征變壓器的帶寬能力?；夭〒p耗用于允許用戶(hù)設計匹配變壓器在某個(gè)特定頻率或頻段響應的終端——特別在使用匝 數比大于1的變壓器時(shí)尤為重要。這里我們集中考慮幅度失衡和相位失衡，以及它們如何影響寬帶應用中ADC的性能。

理論分析

即使達到某種寬帶額定值，變壓器單端輸入的原級和差分輸出的次級之間的耦合雖然是線(xiàn)性的，但是也會(huì )引入幅度失衡和相位失衡。當這些失衡的信號施加到ADC（或其它差分輸入器件）時(shí)，將加重轉換信號（或處理信號）的偶數次失真。雖然這些失衡在低頻段對高速ADC引起的附加失真通?？梢院雎?，但是在頻率大約達到100 MHz的高頻段變得尤為嚴重。首先讓我們考察一下差分輸入信號的幅度和相位失衡（特別是二次諧波失真）如何影響ADC的性能。

圖1：使用變壓器耦合的ADC前端簡(jiǎn)化框圖

假設變壓器的輸入是x(t)。它將被轉換為一對信號，x1(t)和x2(t)。如果x(t)是正弦信號  ，則差分輸出信號x1(t)和x2(t)形式如下：

x1(t)= k1 sin(ωt)                                    (1)

x2(t)= k2 sin(ωt－180