Диференціальний драйвер для швидкодіючих АЦП

Типові рішення застосування ІМС AD8352 як драйвера швидкодіючих АЦП

Спеціалісти компанії Analog Devices пропонують типові рішення застосування ІМС. Використання таких рекомендацій дозволяє прискорити створення нових виробів. Одне з таких рішень розглянуто в цій статті.

Диференціальний високочастотний підсилювач AD8352 може бути використаний як симетричний або несиметричний драйвер швидкодіючих АЦП. Підсилювач AD8352 має необхідний коефіцієнт підсилення, малий рівень спотворень, дозволяє забезпечити гальванічну розв’язку АЦП і джерела вхідного сигналу.

Схеми симетричного та несиметричного драйверів

На рис. 1, 2 наведені схеми симетричного і несиметричного драйверів на основі підсилювача AD8352 для АЦП AD9445 — 14-розрядного перетворювача з максимальною частотою вибірки 105 МГц. Симетричний драйвер (рис. 1) забезпечує вхідний імпеданс 49.9 Ом, що добре узгоджується з вихідним опором джерела сигналу, рівним 50 Ом у широкій смузі частот. Резистори опором 24 Ом на виході драйвера використовуються для його розв’язки від вхідної ємності АЦП. Характеристики спотворень, внесених симетричним драйвером однотонального і двотонального сигналів, отримані за допомогою БПФ-перетворення, наведені відповідно на рис. 3 і 4.

Особливості несиметричного драйвера

Для ослаблення відбитої хвилі в несиметричному драйвері паралельно зовнішньому резистору (24.9 Ом) і резистору RN (200 Ом) включений резистор опором 64.9 Ом, що забезпечує узгодження вхідного імпедансу з вихідним опором джерела сигналу, рівним 50 Ом. Зазначимо, що резистор RN використовується для ослаблення гармонік другого порядку. Рівень спотворень несиметричного драйвера практично такий самий, як і рівень спотворень симетричного (рис. 3 і 4), однак використання останнього не вимагає включення на вході драйвера ВЧ-трансформатора.

Регулювання коефіцієнта підсилення

Коефіцієнт підсилення симетричного і несиметричного драйверів регулюється резистором RG, причому паралельно включені з ним резистор RD і ємність CD ослаблюють рівень спотворень цих драйверів.

Диференціальний вхідний опір АЦП AD9445 становить 2 кОм, вхідна диференціальна ємність 5 пФ при розмаху вхідного сигналу 2 В і опорній напрузі UREF=1 В. Драйвер забезпечує потрібний розмах змінного сигналу на вході АЦП, який становить 3.5 В. Наявність в ІМС AD8352 виводу VCM дозволяє здійснювати зсув вхідного і, відповідно, вихідного синфазних сигналів. Чим більший коефіцієнт підсилення драйвера, тим менше відношення сигнал/шум на виході АЦП. При збільшенні коефіцієнта підсилення до 10 на частоті вихідного сигналу 10 МГц сигнал/шум зменшується на 3 дБ. Однак, якщо правильно підібрати параметри RDCD-кола, то при зміні коефіцієнта підсилення в діапазоні від 3 до 18 дБ рівень спотворень залишається практично без змін.

Рекомендації щодо розведення друкованої плати

Для отримання мінімальних спотворень при кодуванні ВЧ-сигналів необхідно ретельно розвести друковану плату. Бажано застосувати чотиришарову плату, два шари якої використовувати для розведення земляної шини і шини живлення, а два — для розведення сигнальних кіл.

Між виходом підсилювача і входом АЦП рекомендується включити фільтр захисту від накладання спектрів.

У висновку зазначимо, що замість диференціального підсилювача AD8352 у схемах (рис. 1 і 2) може бути використаний VGA-підсилювач AD8375 з коефіцієнтом підсилення до 24 дБ, крок регулювання якого становить 1 дБ.

Висновки

1. Драйвери швидкодіючих АЦП можуть бути побудовані на основі диференціальних ВЧ-підсилювачів типу AD8352.
2. Такі драйвери можуть працювати як з симетричними, так і з несиметричними сигналами, забезпечуючи в разі необхідності зсув синфазних сигналів на виході.
3. Рівень спотворень таких драйверів при оптимальному проектуванні знаходиться в межах ЕМР швидкодіючого АЦП.