Дифференциальный драйвер для быстродействующих АЦП

12.03.2024 |

Специалисты компании AnalogDevices предлагают типовые ре­шения применения ИМС. Использова­ние таких рекомендаций позволяет ускорить создание новых изделий. Одно из таких решений рассмотрено в настоящей статье.

Дифференциальный высокочастотный уси­литель AD8352 может быть использован в ка­честве симметричного или несимметричного драйвера быстродействующих АЦП. Усили­тель AD8352 имеет необходимый коэффици­ент усиления, малый уровень искажений, поз­воляет обеспечить гальваническую развязку АЦП и источника входного сигнала.

На рис. 1, 2 приведены схемы симметрично­го и несимметричного драйверов на основе уси­лителя AD8352 для АЦП AD9445 – 14-разрядного преобразователя с максимальной часто­той выборки 105 МГц. Симметричный драйвер (рис. 1) обеспечивает входной импеданс 49.9 Ом, что хорошо согласуется с выходным сопротивлением источника сигнала, равным 50 Ом в широкой полосе частот. Резисторы со­противлением 24 Ом на выходе драйвера ис­пользуются для его развязки от входной емко­сти АЦП. Характеристики искажений, вноси­мых симметричным драйвером однотонально­го и двухтонального сигналов, полученные с помощью БПФ-преобразования, приведены соответственно на рис. 3 и 4.

Рис. 1. Симметричный драйвер АЦП AD9445

Рис. 2. Несимметричный драйвер АЦП AD9445

Рис. 3. Уровень искажений однотонального сигнала (симметричный драйвер, частота входного сигнала 100 МГц, Ку=10 дБ, частота выборки 105 МГц)

Рис. 4. Уровень искажений двухтонального сигнала (симметричный драйвер, частота входного двухтонального сигнала 98 и 101 МГц, Ку=10 дБ, частота выборки 105 МГц)

 

Для ослабления отраженной волны в несим­метричном драйвере параллельно внешнему резистору (24.9 Ом) и резистору RN (200 Ом) включен резистор сопротивлением 64.9 Ом, что обеспечивает согласование входного импе­данса с выходным сопротивлением источника сигнала, равным 50 Ом. Отметим, что резистор RN используется для ослабления гармоник вто­рого порядка. Уровень искажений несиммет­ричного драйвера практически такой же, как и уровень искажений симметричного (рис. 3 и 4), однако использование последнего не тре­бует включения на входе драйвера ВЧ-транс- форматора.

Коэффициент усиления симметричного и несимметричного драйверов регулируется ре­зистором RG, причем параллельно включен­ные с ним резистор RD и емкость CD ослабляют уровень искажений этих драйверов.

Дифференциальное входное сопротивление АЦП AD9445 составляет 2 кОм, входная диф­ференциальная емкость 5 пФ при размахе входного сигнала 2 В и опорном напряжении UREF=1 В. Драйвер обеспечивает требуемый размах переменного сигнала на входе АЦП, который составляет 3.5 В. Наличие в ИМС AD8352 вывода VCM позволяет осуществлять сдвиг входного и, соответственно, выходного синфазного сигналов. Чем больше коэффици­ент усиления драйвера, тем меньше отношение сигнал/шум на выходе АЦП. При увеличении коэффициента усиления до 10 на частоте вы­ходного сигнала 10 МГц сигнал/шум уменьша­ется на 3 дБ. Однако, если правильно подобрать параметры RDCD-цепи, то при изменении коэффициента усиления в диапазоне от 3 до 18 дБ уровень искажений остается практиче­ски без изменений.

Для получения минимальных искажений при кодировании ВЧ-сигналов необходимо тщательно развести печатную плату. Жела­тельно применить четырехслойную плату, два слоя которой использовать для разводки зем­ляной шины и шины питания, а два – для раз­водки сигнальных цепей.

Между выходом усилителя и входом АЦП рекомендуется включить фильтр защиты от наложения спектров.

В заключение отметим, что вместо диффе­ренциального усилителя AD8352 в схемах (рис. 1 и 2) может быть использован VGA-уси­литель AD8375 с коэффициентом усиления до 24 дБ, шаг регулировки которого составляет 1дБ.

ВЫВОДЫ

  1. Драйверы быстродействующих АЦП мо­гут быть построены на основе дифференциаль­ных ВЧ-усилителей типа AD
  2. Такие драйверы могут работать как с симметричными, так и с несимметричными сигналами, обеспечивая в случае необходимо­сти сдвиг синфазных сигналов на выходе.
  3. Уровень искажений таких драйверов при оптимальном проектировании находится в пределах ЕМР быстродействующего АЦП.