CN0046: 使用AD8352作为高速ADC的超低失真差分RF/IF前端

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概览

电路笔记PDF, 09/2010 (pdf, 324 kB)
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优势和特点
  • RF频率范围前端
  • 良好的失真性能
  • 提供隔离以驱动转换器
此电路中所用产品
    应用: 
  • 通信
  • 雷达
  • 通信

电路功能与优势

本文介绍利用超低失真差分RF/IF放大器AD8352 驱动高速ADC的单端和差分两种配置。AD8352具备高效驱动AD9445等高线性度转换器所必需的增益、隔离与失真性能。无论以差分方式还是单端方式驱动,该器件都能提供平衡输出,从而保持出色的二阶失真水平。

图1:驱动AD9445的AD8352差分输入

电路描述

图1和图2显示用于驱动14位、105 MSPS ADC AD9445的两种前端电路。图1为差分输入配置,图2为单端输入配置。

图2:驱动AD9445的AD8352单端输入

在图1所示的差分配置中,输入端49.9 Ω电阻为信号源提供50 Ω差分输入阻抗。当驱动器距离AD8352不超过波长的大约八分之一时,不需要阻抗匹配,从而无需这一端接电阻。24Ω输出电阻用于与ADC的输入端实现隔离,电阻值根据经验而定。图3和图4的100 MHz FFT图显示了采用差分配置的性能效果。

在图2所示的单端输入配置中,VIP端的净输入阻抗为RN (200 Ω)加上24.9 Ω外部平衡电阻,约为225 Ω。这就要求并联一个64.9 Ω电阻,以便提供与50 Ω源阻抗相匹配的输入阻抗。如果输入反射极小,则不需要此阻抗匹配。需利用200 Ω电阻( RN )来平衡输出电压,使二阶失真最小。

单端配置可提供与输入差分驱动相似的−3 dB带宽,并且三阶谐波整体性能下降很少,甚至没有下降。单端、三阶水平与图3和图4的差分FFT图相似。单端电路没有在放大器之前用平衡-不平衡变换器,而在最高约100 MHz频率仍能保持出色的失真性能。不过,在约100 MHz以上频率,当AD8352采用单端方式驱动时,由于相位相关误差,二阶失真会增大。

图3:单音失真AD8352以2 V峰峰值满量程驱动AD9445;

两种配置中,RG是AD8352的增益设置电阻,RD和CD则可消除失真。AD9445向AD8352提供与5Pf差分负载并联的约2KΩ电阻,满量程输出操作要求VIN+与VIN−之间具有一个2.0 V峰峰值差分信号(VREF = 1 V)。

放大器的输出经过交流耦合,可以在ADC输入端提供最佳共模设置。如果信号源也要求共模电压超出AD8352的最佳范围,则输入可能需要进行交流耦合。AD8352具有一个VCM共模引脚,可以均等地变换输入和输出共模电平。提高AD8352的增益会提高系统噪声,因此在不进行滤波的情况下,AD9445的信噪比(在100 MHz输入、AV = 10 dB条件下,SNR = 3.5 dB)会降低。不过应当注意,只要CD和RD选择得当,则放大器增益从3 dB提高至18 dB并不会明显影响失真水平。若配置得当,这些电路的SFDR性能可以优于87 dBc(70 MHz输入)和82 dBc(180 MHz输入)。只要选择适当的CD和RD,单端驱动可以获得类似的SFDR性能和三阶交调水平,如上述图中所示。

为了使本文所讨论的电路达到理想的性能,必须采用出色的布线、接地和去耦技术。至少应采用四层PCB:一层为接地层,一层为电源层,另两层为信号层。

所有IC电源引脚都必须采用0.01 μF至0.1 μF低电感、多层陶瓷电容(MLCC)对接地层去耦(为简明起见,图中未显示),并应遵循各IC数据手册的相关建议。

有关布线方式和关键器件定位的建议,请参考产品评估板,可以通过器件的产品主页或数据手册查询评估板。

图4. 双音交调失真,AD8352驱动AD9445,采样时钟为105 MSPS,模拟输入频率为98 MHz和101 MHz,AV = 10 dB,参见图1

常见变化

对于带通和低通应用,在ADC与放大器之间放置抗混叠滤波器是改善整体噪声与宽带失真性能的常见方法。高频滤波要求与滤波器匹配。AD8352可保持100 Ω输出阻抗,远远超过大多数应用要求,非常适合驱动大多数滤波器配置,失真性能则下降很少,甚至没有下降。

可以用高IP3、低噪声指数VGA来代替低失真差分放大器AD8352。AD8375是一款数字控制、可变增益、宽带宽放大器,可以在较宽的24 dB增益范围内提供精密增益控制,分辨率为1 dB。

此电路中所用产品:

产品 描述 可提供样片的产品型号
AD8352 2 GHz超低失真差分射频/中频放大器 AD8352ACPZ-R7
AD9445 14位、105 MSPS/125 MSPS ADC

欲获取样片,请 联系ADI公司

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