AN-1508:在交流耦合基带应用中驱动AD9233、AD9246和AD9254 ADC
电路功能与优势
本文所述电路如图1所示，可利用ADA4937-1 ADC驱动器将交流耦合、单端输入信号转换为适合驱动14位、125 MSPS模数转换器(ADC) AD9246的差分信号。ADA4937-1是一款低噪声、超低失真、高速差分放大器，具有低直流偏置和出色的动态性能。
它是分辨率高达16位、DC至100 MHz、高性能ADC的理想驱动器，适合各种数据采集和信号处理应用。加之节省功耗与成本的优势，该电路适用于通信、仪器仪表和医疗成像等应用。ADA4937-2是ADA4937-1的双通道版本，可用于驱动双通道ADC。
电路描述
AD9246是一款单芯片、14位、80 MSPS/ 105 MSPS/125 MSPS ADC，采用1.8 V单电源供电，内置一个高性能采样保持放大器(SHA)和片内基准电压源。利用宽带宽、真差分采样保持放大器，用户可以选择包括单端应用在内的各种输入范围和偏移。该器件可用于多路复用系统，在连续通道中切换满量程电平，以及对超过ADC奈奎斯特频率的单通道输入进行采样。
采用差分驱动时，AD9246能够实现理想性能。ADA4937-1不仅提供单端转差分转换，而且提供增益与电平转换。ADA4937-1的输出共模电压通过电阻分压器与ADA4937-1的VOCM 引脚相连来设置。如果该引脚悬空，则 VOCM电压将由内部分压器设置，约为电源电压的一半。
ADA4937-1采用5 V单电源供电，并配置为单端输入、差分输出、增益为22。76.8 Ω端接电阻与单端输入阻抗137 Ω并联，为信号源提供50 Ω交流端接。反相输入端的90.9 Ω电阻另需与49.9 Ω电阻、10 μF电容和76.8 Ω电阻相连，以平衡驱动同相输入端的交流阻抗。欲了解此配置的详尽分析，请参考教程MT-076。
该信号发生器具有以接地电压为基准的对称双极性输出端。ADA4937-1的 VOCM引脚悬空，因此内部分压器会将输出共模电压设置为中间电源电压。一部分电压反馈到求和节点，将-IN和+IN引脚偏置为1.14 V。当共模电压为2.5 V时，ADA4937-1各输出的摆幅为2.0 V至3.0 V，可针对1 V p-p单端输入提供2 V p-p差分输出。
ADC驱动器的输出交流耦合至一个单极、低通噪声滤波器。该低通滤波器可降低ADC输入处的噪声带宽，并且与ADC及驱动器的开关电容输入形成一定程度的隔离。在任何配置中，分流电容的最佳值C均取决于输入频率和源阻抗，并且可能需要优化。表1列出了适用于电阻电容(RC)网络的建议值。这些值取决于输入信号频率，并可能需要进一步优化。
| 输入频率范围(MHz) | 串联电阻R (Ω) | 差分电容C (pF) |
| 0 至 70 | 33 | 15 |
| 70 至 200 | 33 | 5 |
| 200 至 300 | 15 | 5 |
| >300 | 15 | 开路（无电容） |
ADC的输入共模电压由AD9246的CML引脚和一对200 Ω电阻来设置。在其他应用中，ADC的CML引脚和ADA4937-1的 VOCM 引脚设置ADC的输入共模电压（请参考“常见变化”部分）。ADA4937-1采用ADI公司的专有硅锗(SiGe)互补双极性工艺制造，可实现极低的失真水平，输入电压噪声仅为2.2 nV/√Hz。
图1所示电路在不同输入频率下以−1 dBFS信号进行了测试。图2所示为二次谐波失真(HD2)和三次谐波失真(HD3)随输入频率变化的曲线。
该电路必须构建在具有大面积接地层的多层印刷电路板(PCB)上。为实现理想性能，必须采用适当的布局、接地和去耦技术（请参考“教程MT-031”、“教程MT-101”、EVAL-AD9246评估板布局）。
为了获得理想的电气性能和热性能，应将AD9246和ADA4937-1（LFCSP封装）底部的裸露焊盘连接到大面积的接地层。铜层上必须有多个过孔，以实现尽可能低电阻的热传导路径，从而通过PCB底部高效散热。用焊料填充或堵塞这些过孔。
常见变化
AD9246（14位、80 MSPS/105 MSPS/125 MSPS）ADC与 AD9233（12位、80 MSPS/105 MSPS/125 MSPS）和AD9254（14位、150 MSPS）引脚兼容。
驱动ADC时，还可以考虑其他几种放大器配置：差分交流耦合输入至差分输出，直流耦合单端输入至交流耦合差分输出，直流耦合单端输入至差分输出，以及直流耦合差分输入至差分输出。
在直流耦合系统中，驱动器输出共模电压通过ADA4937-1的 VOCM引脚设置。可调输出共模电平使ADA4937-1输出能够与ADC的输入共模电压相匹配。ADA4937-1的内部共模反馈环路也可提供出色的输出平衡，并能抑制偶数阶谐波失真产物。在这些应用中，ADC的CML引脚经常与驱动器的VOCM引脚直接相连，确保实现理想的ADC输入共模电压。在其他应用中， VOCM引脚可以采用运算放大器等低阻抗源 驱动。该引脚也可以悬空，但通过电容进行旁路处理；这种情况下， VOCM电压设置为两个电源引脚所施加电压的中 间点。
参考文献
Rob Reeder和Jim Caserta， 宽带模数转换器前端设计考虑II：用放大器还是用变压器驱动ADC？应用工程师问答—36，《模拟对话》41-02，2007年2月。
教程MT-031，实现数据转换器的接地并解开AGND和DGND的谜团，ADI公司。
John Ardizonni和Jonathan Pearson， 高速差分ADC驱动器应用规则，《模拟对话》，第43卷，2009年5月，ADI公司。