通過使用吸收式濾波器提高線性度

驅(qū)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(chǎn)生非線性電荷。每次采樣開關(guān)關(guān)閉時，此電荷都會反映到輸入網(wǎng)絡(luò)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的簡單失真或互調(diào)失真。ADC的輸入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡可能接近50歐姆，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(chǎn)生的非線性音調(diào)來改善SFDR。

使用 LTC6409 驅(qū)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(qū)動器。AD9265是一款16位125Msps高性能ADC，在77MHz時具有優(yōu)于89dB的SNR和100dB的SFDR。在設(shè)計輸入網(wǎng)絡(luò)時，這些規(guī)格會因設(shè)計選擇不當(dāng)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(shè)計和布局都至關(guān)重要。濾波器應(yīng)具有吸收性，以便采樣過程中的高頻非線性被吸收到50歐姆終端中，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(luò)。圖 2 顯示了濾波器響應(yīng)。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，電感器斷開，電容器短路，將采樣過程的高頻成分引導(dǎo)至50歐姆端接電阻。如果走線以50歐姆的速度布線，則不會有任何回波反射，并且ADC的SFDR不會降級。

圖 2：圖 1 所示電路的仿真濾波器響應(yīng)

失真的另一個潛在來源是輸入網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)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(shè)計決策，將差分對一側(cè)的銅淹沒在比另一側(cè)更近的地方，也可能導(dǎo)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(qū)動AD6409和濾波器網(wǎng)絡(luò)的LTC9265的PCB布局。注意保持網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)品立即被吸收。主信號路徑圍繞接地銅線蜿蜒，直到到達(dá)第二組吸收元件，最后到達(dá)放大器的源端接。該網(wǎng)絡(luò)最大限度地提高了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(jìn)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(qū)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(luò)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(dāng)SNR由其他因素主導(dǎo)時，SNR也始終更好。

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

圖 4：LTC6409 和 AD9265 之間使用的反射式濾波器

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

圖 7：吸收式濾光片和反射式濾光片之間的 SFDR 比較

審核編輯：郭婷