电路功能与优势 图1所示电路采用双通道、数字可编程、超低失真、高输出线性度、可变增益放大器(VGA)AD8376和高速ADC,可提供高性能、高频采样。AD8376针对驱动高频IF采样ADC进行了优化。与ADI公司的AD9445或AD7246等高速ADC配合使用时,在100MSPS以上、最大增益条件下,它可提供出色的SFDR(无杂散动态范围)性能。
电路描述 该电路采用AD8376VGA,能够为AD9445等高速ADC提供可变增益、隔离和源阻抗匹配。利用该电路,当AD8376的增益为20dB(最大增益)时,在100MHz时的SFDR性能可达到86dBc,如图2所示。
AD8376VGA应通过宽带1:1传输线巴伦(或阻抗变压器)以差分方式驱动(来获得最佳性能),紧跟巴伦的是接两个37.4?电阻,与AD8376的150?输入阻抗并联。这样就可实现与图1所示50?源阻抗的宽带匹配。AD8376的开路集电极输出通过两个1μH电感偏置,并交流耦合至两个82?负载电阻。这些82?负载电阻与串联端接的ADC阻抗并联,产生150?的差分负载阻抗,这是AD8376达到规定增益精度的推荐值。负载电阻通过AD9445交流耦合,以消除共模直流负载。借助33?串联
电阻,可以改善AD8376与模数采样保持输入电路中存在的任何开关电流之间的隔离性能。
AD8376的输出IP3(三阶交调截点)和本底噪声在24dB可用增益范围内基本保持稳定,这对于希望接收器增益改变时,瞬时动态范围保持不变的可变增益接收器而言是一个重要的优点。输出噪声密度的典型值约为20nV/√Hz,与14位至16位灵敏度极限相当。AD8376的双音IP3性能典型值约为+50dBm。因此,驱动14位、105MSPS/125MSPS模数转换器AD9445时,在输入频率最高达140MHz条件下,SFDR性能优于86dBc。使用AD8376时,有多种配置方式可供设计人员选择。开路集电极输出能够驱动多种不同负载。图1显示了一个简化的宽带接口,其中AD8376驱动AD9445。AD9445为14位、125MSPS模数转换器,具有缓冲宽带输入,由此产生2k?||3pF差分负载阻抗,要求具有2V峰峰值差分输入摆幅才能达到满量程。在图1中,加入串联电感L(串联)可扩展系统的带宽,并具有响应平坦度。当L(串联)为100nH电感时,便可获得图3所示的宽带系统响应。在预失真接收器设计和仪器仪表等宽带应用中,宽带频率响应也是一个优势。但是,若针对较宽的模拟输入频率范围进行设计,由于高频噪声会混叠至目标奈奎斯特频率区域,因此级联SNR(信噪比)性能会有所下降。
常见变化 图4提供了另一种窄带方法。通过在AD8376与目标ADC之间设计一个窄带通抗混叠滤波器,目标奈奎斯特频率区域外的AD8376输出噪声得以衰减,有助于保持ADC的可用SNR性能。
一般而言,若用一个恰当阶数的抗混叠滤波器时,SNR性能会提高数个dB。本例采用一个低损耗1:3(阻抗比)输入变压器,使AD8376的150?平衡输入与50?不平衡源阻抗相匹配,从而将输入的插入损耗降至最低。
图4所示窄带电路针对驱动ADI公司一些颇受欢迎的无缓冲输入ADC进行了优化,如AD9246、AD9640和AD6655等。表1列出了针对常用的IF采样中心频率,相关抗混叠滤波器元件的推荐值。电感L5与片内ADC输入电容及C4所提供电容的一部分并联,构成一个谐振电路。该谐振电路有助于确保ADC输入在目标中心频率条件下像个真实的电阻。
此外,在直流时电感L5会使ADC输入短路,从而将零引入传递函数。1nF交流耦合电容和1μH偏置扼流圈会将更多零引入传递函数。最终的整体频率响应呈现出带通特性,有助于抑制目标奈奎斯特频率区域外的噪声。表1提供了一些初步建议值供原型设计使用。可能还需要考虑一些经验优化方法,帮助补偿实际的PCB寄生效应。