如何實現直流到寬帶的高速模擬信號鏈設計

　　目前，在轉換器領域風頭正盛的是GSPS ADC—也稱RF ADC。憑借市場上采樣速率如此高的轉換器，奈奎斯特頻率與五年前相比提高了10倍。關于使用RF ADC的優(yōu)勢，以及如何使用它們進行設計并以如此高的速率捕獲數據，人們進行了大量的討論。感謝JESD204x聯盟。但是人們似乎忘了一件事情，即低直流信號。高性能模數轉換器（ADC）之前的輸入配置或者前端設計，對于實現所需的系統(tǒng)性能非常關鍵。通常重點在于捕獲寬帶頻率，例如大于1 GHz的寬帶頻率。然而，在某些應用中，也需要直流或近直流信號，并且受到最終用戶的歡迎，因為它們也可以傳輸重要信息。因此，通過優(yōu)化整體前端設計來捕獲直流和寬帶信號需要直流耦合前端，該直流耦合前端一直連接到高速轉換器?？紤]到應用的本質，將需要開發(fā)一個有源前端設計，因為用于將信號耦合到轉換器的無源前端和巴倫本身就已交流耦合。本文以實際系統(tǒng)解決方案為例，概述了共模信號的重要性，以及如何正確對放大器前端進行電平轉換。

　　共模：概述

　　由于對共模參數及其與設備之間的關聯缺乏了解，客戶仍然會提出許多技術支持問題。ADC數據表指定了模擬輸入的共模電壓要求。關于這方面沒有太多詳細信息，但為了以滿量程實現額定ADC性能，必須保持適當的前端偏置。集成緩沖器的ADC通常具有內部偏置共模（CM）電平，此電平是電源的一半加上二極管壓降（AVDD/2 + 0.7 V）。不需要外部電路對此電路進行偏置，但必須保持共模電平才能正確使用轉換器。對于無緩沖的（開關電容輸入）轉換器，共模偏置通常是模擬電源的一半，即AVDD/2?？赏ㄟ^多種方式由外部提供。部分轉換器具有一個專用引腳，允許設計人員通過幾個與模擬輸入相連的電阻來提供偏置?；蛘?，設計人員可以將內部偏置連接到變壓器的中心抽頭，或者可以使用電阻分壓器分離模擬電源（電阻從模擬輸入的每個端腳連接到AVDD和接地）。在使用轉換器的VREF引腳之前，請查閱制造商的數據手冊或咨詢應用支持小組，因為許多基準信息并未提供，不能在沒有外部緩沖器的情況下提供共模偏置。這很誘人，因為您需要的CM電壓很容易獲得，但提醒一句—不要這樣做。如果未提供或保持共模偏置，轉換器將產生增益和失調誤差，使總體測量性能下降。轉換器可能過早削波，或者根本不會削波，因為轉換器達不到滿量程。在轉換器之前連接放大器時，共模偏置尤其重要，特別是當應用需要直流耦合時。查看放大器的數據手冊技術規(guī)格，確保放大器可以滿足轉換器的擺幅和共模電源要求。轉換器日益趨向采用更小的工藝尺寸，因此需要更低的電源。使用1.8 V電源時，如果需要直流耦合，則放大器需要0.9 V的共模電壓。使用3.3 V至5 V電源電壓的放大器可能無法保持那么低的電平，但是較新的低電壓放大器可以，或者設計人員可以使用分離電源并在VSS引腳上使用負供電軌。然而，這樣做時，記住其他引腳可能也需要連接到負供電軌。相關信息請參考數據手冊和/或咨詢直接應用支持人員。

　　共模：定義

　　我們首先來看共模電壓的定義。圖1顯示了轉換器如何查看差模與共模信號。CM電壓只是信號移動的中點—參見圖1。您也可以將其視為新中點或零代碼—放大器，通常通過一個VOCM引腳或類似的器件，在輸出端建立CM。不過要小心，這些引腳也有一定的電流和電壓范圍要求。最好查閱一下放大器數據手冊，并且/或者使用不會使電路內部的任何相鄰電路或基準點負荷過重的穩(wěn)定偏置點。不要只是分接一個轉換器的基準電壓引腳（VREF），它通常是轉換器滿量程的一半。可能無法提供充分的高精度偏置。謹慎起見，也應查閱轉換器數據手冊上的引腳技術規(guī)格。一般而言，電阻容差1%的簡單分壓器和/或緩沖器驅動器之類，可正確設置放大器的CM偏置。