ADI:16位10 MSPS ADC AD7626的单端转差分高速驱动电子线路设计
ADA4932-1、AD7626和相关电路的原理图。在使用的测试电路中,信号源之后配置有2.4 MHz带通滤波器。该带通滤波器能抑制2.4 MHz信号的谐波,并确保只有目标频率的信号能够通过并由ADA4932-1和AD7626进行处理。
本例中信号源的特性阻抗为50 Ω,通过带通滤波器交流耦合到ADA4932-1。将信号源施加于ADA4932-1的正输入时,要求信号源也以50 Ω正确端接(通常情况下任何源阻抗均可)。选中端接电阻R2,以使R2与ADA4932-1输入阻抗的并联组合等于50 Ω。
为使ADA4932-1的两个输入端保持适当平衡和对称,与输入源阻抗等效的戴维南阻抗和端阻抗必须添加到反相输入端。在这种情况下,就涉及到滤波器的交流特性。戴维南等效网络显示在ADA4932-1的反相输入端。频率为2.4 MHz时,此电路性能得到优化。C1和R4串联组合后,与电阻R1并联。频率为2.4 MHz时,C1和R4的复合串联组合等于55.6 Ω。与R1并联的55.6 Ω阻抗与戴维南等效电路在同相输入端的输入阻抗只有几欧姆之差。两个输入的匹配可确保输出对称、均衡且经过优化,可实现最低失真。
有关单端输入端接方法的详细说明,请参阅应用笔记AN-1026“高速差分ADC驱动器设计考虑”。此外,ADI公司DiffAmpCalcuator™设计工具大大简化了这一操作,并针对与差分放大器设计有关的其他问题提供了独到见解。
ADA4932-1差分驱动器的增益配置约为1(单端输入至差分输出)。由于50 Ω信号源以及在ADA4932-1输入端匹配的端阻抗的作用,相对于戴维南等效信号源电压,通道的净总增益大约为0.5。当驱动AD7626(带开关电容输入的10 MSPS ADC)的高频输入时,ADA4932-1的作用尤其显著。ADA4932-1和AD7626 的IN+和IN-引脚之间的电阻(R8、R9)和电容(C5、C6)电路可充当低通噪声滤波器。该滤波器限制了AD7626的输入带宽,但其主要功能是优化驱动放大器和AD7626之间的接口。串联电阻将驱动放大器与ADC开关电容器前端的高频开关尖峰隔离。AD7626数据手册显示了20 Ω和56 pF的值。在图1所示电路中,这些值根据实际应用优化为33 Ω和56 pF。若要针对转换中的电路和输入频率对电阻-电容组合进行略微优化,只需改变R-C组合即可。但是切记,若组合不当,将限制AD7626的总谐波失真(THD)和线性度性能。此外,ADC带宽的增加会引起更多噪声。
ADA4932-1电源电压的选择也得到了优化。在电路中,对应于4.096V的内部基准电压,AD7626的输出共模电压(VCM引脚)为2.048 V,每个输入(IN+、IN-)在0 V和+4.096 V之间摆幅,发生180°错相,这提供了ADC的8.2 V满量程差分输入。对于线性运算的每个电源电压,ADA4932-1输出级需要大约1.4 V的裕量。当电源电压关于共模电压大致对称时,能获得最佳失真性能。如果选定-2.5 V负电源,则至少需要大约+6.5 V正电源才能关于2.048V共模电压对称。
使用配置为单位增益缓冲器的AD8031来缓冲AD7626的VCM输出电压(标称+2.048 V),即可设定ADA4932-1输出的共模电压。AD8031为ADA4932-1 VOCM引脚提供低源阻抗,并能驱动大型旁路电容,D7626的典型连接图。AD7626集成一个内部基准电压源,还可根据系统要求提供两个外部基准电压源。将 ADR280基准输出(1.2 V)施加到REFIN引脚可产生基准电压,然后由片内基准电压缓冲内部放大到正确的ADC基准电压4.096 V。ADR280可由用于AD7626的同一5 V模拟供电轨供电,同时使用片内基准电压缓冲。或者,也可以将4.096 V外部基准电压(ADR434 或 ADR444) )施加到ADC的非缓冲REF输入。此做法在多通道应用中很常见,在此类应用中,系统基准电压通常是分立缓冲的(使用AD8031),并且由所有ADC通道共享。ADR434和ADR444的配置也极其适用于单通道应用,此类应用需要较低的基准电压源温度系数(ADR434B和ADR444B最大为3 ppm/°C)。用于为放大器ADA4932-1供电的正供电轨也能为ADR434或ADR444的VIN电源引脚供电。
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