让共模电压问题不再棘手

问题:

是什么导致我的模数转换器不能实现数据手册中规定的满量程?

RAQ:  Issue 44

答案:

需要认识到的很重要一点是,A/D转换器的内部前端带宽(有时也指全功率带宽),可以是非常宽的,即使A/D转换器的速率比较“缓慢”。为了在下一个样本到来之前稳定下来,转换器需要一定的内部前端带宽,以保护设计师正试图捕获并以数字方式表达出来的信息。

抗混叠滤波器(AAF)通常位于A/D转换器之前,它可以是一个简单的 单极BC网络,也可以是复杂的多极拓扑。不管采用哪种形式,它的设计思想是相同的,即消除可能折返或混叠到感兴趣频段的无用噪声和杂散信号。在设计或使用 AAF时,设计师应该很小心。很重要的一点是,不仅需要了解滤波器设计的感兴趣频段(通带),而且还要了解滤波器设计的带外(阻带)抑制。

阻带应能连续抑制转换器的模拟内部前端带以外的无用频率,例如,ADC 的采样速率是100MSPS,输入带宽是1GHz;AAF必须能抑制高达1GHz的频率,而不是奈奎斯特频率(50MHz)!否则,如果阻带频率响应开始 上升,那么它将在滤波器设计内创造出第二个通带区域。如果此第二通带区域(在假定阻带内)仍然处于转换器的模拟内部前端带宽内,那么它可能会使无用噪声和 杂散信号折返进真正感兴趣的频带。

若解解决此问题,了解滤波器设计的通带和阻带是很重要的。查阅转换器的 数据手册以了解其输入带宽也很重要。有些滤波器(如椭圆、切比雪夫和多阶拓扑型滤波器)比其它类型滤波器更容易产生不恰当的阻带抑制问题。在选择一个特定 滤波器设计之前,最好先了解这一点。在AAF的最后一阶上增加几个元件以构建一个简单的低通滤波器,可以对解决此问题提供一定帮助,不过,其代价是添加了 更多的元件和感兴趣频带上的额外衰减。

防止这个问题的一个方法是测量滤波器的频率响应1。测量频率响应可以显示滤波器的响应和衰减幅度曲线。通过测量滤波器在感兴趣频带以外的和转换器的内部前端带宽上频率响应,可了解滤波器在阻带区域的性能表现。

作者

Rob Reeder

Rob Reeder

Rob Reeder是ADI公司高速转换器和RF应用部(美国北卡罗来纳州格林斯博罗)的高级系统应用工程师。他发表了大量有关各种应用的转换器接口、转换器测试和模拟信号链设计的文章。Rob曾在航空航天和防务部担任应用工程师5年之久,专注于雷达、EW和仪器仪表等各种应用领域。他曾在高速转换器产品线上任职9年。在此之前,Rob还从事过测试开发和模拟设计工作(效力于ADI多芯片产品集团),拥有5年的太空、防务和高度可靠的应用模拟信号链模块设计经验。Rob于1996年和1998年分别获得北伊利诺斯州大学(伊利诺斯迪卡尔布市)的电子工程学士(BSEE)学位和电子工程硕士(MSEE)学位。Rob晚上不写论文或在实验室研究电路时,他喜欢在健身房活动、听电子音乐、用旧木板制作家具;最重要的是和他的两个孩子一起放松自己。