【導(dǎo)讀】任何直接采樣ADC都會在采樣過程中產(chǎn)生非線性電荷。每次采樣開關(guān)閉合時，此電荷就會反射到輸入網(wǎng)絡(luò)中。如果不加以衰減，它會反射回ADC且被重新采樣，致使ADC的失真或交調(diào)失真性能下降。ADC的輸入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡可能接近50 Ω，以便最大限度地吸收此非線性電荷。使用高吸收性濾波器可抑制采樣過程中產(chǎn)生的非線性信號音，從而改善SFDR。
驅(qū)動直接采樣高速ADC時，最有可能降低性能的地方是最終放大器與ADC之間的接口。
利用放大器LTC6409驅(qū)動ADC AD9265
- LTC6409是一款差分放大器，具有出色的線性度，非常適合驅(qū)動AD9265；
- AD9265是一款16位125Msps高性能ADC，100MHz時的SNR優(yōu)于77dB，SFDR優(yōu)于89dB。
設(shè)計輸入網(wǎng)絡(luò)時，若選擇不當(dāng)，上述特性可能很快不保。幾乎所有情況下，ADC與放大器之間都需要濾波器來降低最終濾波器的寬帶噪聲。此濾波器的設(shè)計和布局均很關(guān)鍵。它應(yīng)為吸收式，將采樣過程中的高頻非線性成分吸收到50Ω端接電阻中，而不允許其反射回到ADC輸入端。
圖1顯示了一個可用在LTC6409和AD9265之間的吸收式濾波器網(wǎng)絡(luò)。
圖1：LTC6409和AD9265之間的濾波器網(wǎng)絡(luò)
圖2顯示了濾波器響應(yīng)性能。此濾波器不需要具有高選擇性，其作用只是衰減放大器的寬帶噪聲和采樣過程中的非線性成分。在高頻時，電感開路，電容短路，將采樣過程的高頻成分導(dǎo)入50Ω端接電阻中。如果走線布置在50Ω電阻處，則不會有任何回路反射，ADC的SFDR不會下降。
圖2：圖1所示電路的仿真濾波器響應(yīng)
另一個可能的失真原因是輸入網(wǎng)絡(luò)布局不對稱。在理想布局中，信號的差分性質(zhì)可提供出色的共模抑制和非常低的二次諧波失真。任何對稱性偏離都會引起差分信號的不匹配，表現(xiàn)為二次諧波失真。哪怕一個很簡單的設(shè)計決策，比如灌銅更靠近差分信號的某一側(cè)，都會引起相鄰接地層中的接地電流出現(xiàn)差異。這會增加系統(tǒng)失真。為使性能最佳，必須保持絕對對稱。
圖3顯示了LTC6409驅(qū)動AD9265和濾波器網(wǎng)絡(luò)的PCB布局。其中采取了措施來保護網(wǎng)絡(luò)的對稱性，并且適當(dāng)定位吸收式元件以使其效果最佳。第一組吸收式元件的位置使其能夠立即吸收任何高頻產(chǎn)物。主信號路徑在接地銅箔周圍蜿蜒，直至達到第二組吸收式元件，最終到達放大器端的源端接電阻。此網(wǎng)絡(luò)最大限度地發(fā)揮了LTC6409和AD9265的性能。
圖3：LTC6409和AD9265的布局
為了比較LTC6409和AD9265的性能，設(shè)計了一塊電路板來通過DC890連接PScope軟件。填充圖1中的吸收式濾波器和圖4中的反射式濾波器，并在不同頻率下進行測試。
圖4：用在LTC6409和AD9265之間的反射式濾波器
AD9265采用125Msps低抖動時鐘，LTC6409用一個48.1到178.1 MHz的濾波正弦信號來驅(qū)動。SNR和SFDR利用PScope記錄。在圖5中可看到收集的樣本數(shù)據(jù)。
圖5：PScope收集的樣本數(shù)據(jù)以125Msps速率采樣58.1MHz信號
采用吸收式濾波器和反射式濾波器的SNR和SFDR對比如圖6和圖7所示。
- 采用吸收網(wǎng)絡(luò)的SFDR自始至終都更好，在某些點超出10dB之多；
- SNR同樣自始至終都更好，直至在非常高的頻率時，SNR由其他因素決定。
圖6：吸收式和反射式濾波器的SNR比較
圖7：吸收式和反射式濾波器的SFDR比較
采用吸收網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性能優(yōu)于采用反射網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。當(dāng)使用反射網(wǎng)絡(luò)時，LTC6409和AD9265的出色性能會下降。對于LTC6409和AD9265，結(jié)果是很清楚的，但使用高吸收性且對稱的輸入網(wǎng)絡(luò)的做法也可應(yīng)用于任何直接采樣ADC和差分放大器。在放大器和ADC之間的接口上下功夫，便可實現(xiàn)最高性能。
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