通過使用吸收式濾波器提高線性度

驅動直接采樣高速ADC時，最可能降低性能的地方是最終放大器和ADC之間的接口。對于任何直接采樣ADC，采樣過程中都會產生非線性電荷。每次采樣開關關閉時，此電荷都會反映到輸入網(wǎng)絡中。如果這些器件不衰減，它們可能會反射回ADC并重新采樣，從而降低ADC的簡單失真或交調失真。ADC的輸入網(wǎng)絡應盡可能接近50Ω，以便最大限度地吸收這種非線性電荷。使用高吸收濾波器可以通過抑制采樣過程中產生的非線性音調來改善SFDR。

使用 LTC6409 驅動 AD9265

LTC?6409是一款具有出色線性度的差分放大器，使其成為AD9265的理想驅動器。AD9265是一款16位125Msps高性能ADC，在100MHz時具有優(yōu)于77dB的SNR和89dB的SFDR。在設計輸入網(wǎng)絡時，這些規(guī)格會因設計選擇不當而迅速降低。在幾乎所有情況下，ADC和放大器之間都需要一個濾波器，以降低最終放大器的寬帶噪聲。該過濾器的設計和布局都至關重要。濾波器應具有吸收性，以便采樣過程中的高頻非線性被吸收到50Ω端接中，不允許反射回ADC輸入。圖1示出了可在LTC6409和AD9265之間使用的吸收性濾波器網(wǎng)絡。圖 2 顯示了濾波器響應。該濾波器的目的不是具有高度選擇性，而只是為了衰減放大器的寬帶噪聲和采樣過程的非線性。在高頻下，電感斷開，電容短路，將采樣過程的高頻成分引導至50Ω端接電阻。如果走線以50Ω布線，則不會有任何回波反射，ADC的SFDR也不會降低。

圖1.LTC6409和AD9265之間的濾波器網(wǎng)絡

圖2.圖1所示電路的仿真濾波器響應

失真的另一個潛在來源是輸入網(wǎng)絡的不對稱布局。在理想的布局下，信號的差分特性可實現(xiàn)出色的共模抑制和非常好的 2德·諧波失真。任何與完美對稱性的偏差都將導致差分信號不匹配，這將表現(xiàn)為2德·階諧波失真。即使是簡單的設計決策，將差分對一側的銅淹沒在比另一側更近的地方，也可能導致相鄰接地層的接地電流差異。這會增加系統(tǒng)的失真。為了獲得最佳性能，需要絕對對稱性。

圖3顯示了驅動AD9265和濾波器網(wǎng)絡的LTC6409的PCB布局。注意保持網(wǎng)絡的對稱性，并定位吸收元件以最大限度地提高其有效性。第一組吸收元件的位置使任何高頻產品立即被吸收。主信號路徑圍繞接地銅線蜿蜒，直到到達第二組吸收元件，最后到達放大器的源端接。該網(wǎng)絡最大限度地提高了LTC6409和AD9265的性能。

圖3.LTC6409和AD9265的布局

結果

為了比較LTC6409和AD9265的性能，設計了一個通過DC890連接到PScope軟件的電路板。對圖1中的吸收式濾波器和圖4中的反射式濾波器進行了填充和頻率測試。AD9265采用一個125Msps低抖動時鐘，LTC6409采用48.1至178.1MHz的濾波正弦信號驅動。SNR和SFDR是用PScope記錄的。示例數(shù)據(jù)收集如圖 5 所示。SNR和SFDR與吸收式和反射式濾光片的比較如圖6和圖7所示。SFDR在吸收網(wǎng)絡中始終更好，在某些時候它最多更好10dB。在非常高的輸入頻率之前，當SNR由其他因素主導時，SNR也始終更好。

圖4.LTC6409和AD9265之間使用的反射濾波器

圖5.從 PScope 收集樣本數(shù)據(jù)。58.1MHz 采樣速率為 125Msps

圖6.吸收式濾波器和反射式濾波器之間的信噪比比較

圖7.吸收式濾光片和反射式濾光片之間的SFDR比較

結論：

使用吸收式網(wǎng)絡，系統(tǒng)的性能通過反射網(wǎng)絡得到改善。LTC6409和AD9265的出色性能在使用反射型網(wǎng)絡時會降低。LTC6409和AD9265的結果很明顯，但使用高吸收性和對稱輸入網(wǎng)絡的做法可以應用于任何直接采樣ADC和差分放大器。通過關注放大器和ADC之間的接口，可以實現(xiàn)最佳性能。