適切な入力ネットワークの選択によって高速ADCの最大の動特性と卓越したゲイン平坦性を達成する

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要約

下記のアプリケーションノートは、適切なトランスおよび受動部品を選択し、高速データコンバータの動特性を犠牲にすることなく、広い入力周波数帯域についてのゲイン平坦性を達成するためのガイドラインを提供します。

ボードに使用される部品の適切な選択は、高周波IFアナログ-デジタルコンバータ(ADC)の高い動特性およびゲイン平坦性の厳格な要件に適合するために必須の要素です。下記のテクニカルノートは、広帯域トランス、終端抵抗、およびフィルタコンデンサの利用によって、シングルエンドから差動入力信号への簡易な変換用として設計された入力ネットワークの適切な選択についての明察に役立つでしょう。

2種類の可能な入力構成の設計を示し、分析するためにMAX1449を選択しました。図1は、50Ωの1次側終端と25Ω/22pFのフィルタネットワークと共に、ミニサーキット製のT1-1T-KK81 (200MHz)などの広帯域トランスを使用した、標準のAC結合のシングルエンドから差動変換への設計回路図を示します。この構成において、インピーダンス50Ωの信号源からのシングルエンド信号はトランスを通して受け取られ、差動信号に変換されます。50Ωへの1次側の終端は、信号源とトランス間において優れた整合を可能にします。しかし、これはまた、トランスの1次と2次側間に不整合があることを意味しています。1次側は、25Ωが組み合わされたインピーダンスとして見えますが、2次側は、22pFでシャントされた20kΩのADCの入力抵抗によって、大きなインピーダンス不整合が見られることになります。これは、コンバータの周波数応答に影響し、最終的に入力ネットワークの周波数応答に影響を与えることになります。トランスの公称漏れインダクタンスは、25nHから100nHの範囲の値となる可能性があります。これが、22pFの入力フィルタコンデンサと結合し、その結果として

110MHz～215MHz間に位置し、この周波数範囲において不要なゲインピークを生じる、不要な共振周波数を生成することになります。

図1.
図1.

図2は同様に、AC結合の構成を現していますが、この回路は、1次側終端と25Ω/10pFのフィルタネットワークを持ち、ミニサーキット製のADT1-1WT (800MHz)等のより良好な特性の広帯域トランスを使用した設計が行われています。しかし、ADT1-1WTはインピーダンス75Ωで、ADT1-1WTのより低い漏れインダクタンスは、T1-1T-KK81のわずか50MHzと比較して、400MHzまで-1dBの大変良好な周波数応答を生成します。

図2.
図2.

図3は、両方の終端構成、フィルタネットワーク部品およびトランスの選択の結果を示しています。2つのグラフ間において、かなりの改善を観測することができます。T1-1T-KK81トランス(青)の入力帯域幅の曲線は、明確に90MHz～110MHz間に約0.5dBのゲインピークを示す一方で、ADT1-1WTトランス(マゼンタ)の曲線は、300MHzまでの周波数について平坦で、1/10dB以内となっています。

図3.
図3.

この条件(INPおよびINNに接続された、ADT1-1WTトランス、50Ωの1次側終端、および10pFの入力フィルタコンデンサ)においての動特性は、fIN=50MHzについて、58.4dBの優れたSNRを示します。図3は、80MHzから260MHz (ADT1-1WTのみ)のみの試験済みの入力周波数を表示していますが、実験室での試験では、8番目のナイキスト領域をはるかに越えた入力周波数について、0.1dB以内でゲインが平坦であることが実証されています。

トランスの2次側のインピーダンスとより良く整合させる努力をすることは、ゲイン平坦性を更に強化することに役立ちます。その1つの方法は、1次側終端よりむしろ2次側終端を使用することです。最近発売されたマキシムMAX1122/23/24ファミリと機能するこの手法は、数種の入力ネットワーク設計、およびそれらの分析に基づく別のアプリケーションノートによって補完されます。1次側対2次側終端についての更なる詳細については、参考文献(下記)中のアプリケーションノートのリンクを参照してください。

参考文献

  1. MAX1448EVKitのデータシート、Rev1、7/2001、Maxim Integrated、Sunnyvale、CA
  2. MAX1449のデータシート、Rev0、10/2000、Maxim Integrated、Sunnyvale、CA
  3. アプリケーションノート：トランスの2次側終端で高速ADCのゲイン平坦性を改善

参考資料

  1. MAX1448EVKit Datasheet, Rev1, 7/2001, Maxim Integrated, Sunnyvale, CA
  2. MAX1449 Datasheet, Rev0, 10/2000, Maxim Integrated Product, Sunnyvale, CA
  3. Application Note: Secondary-Side Transformer Termination Improves Gain Flatness in High-Speed ADC