副边变压器端接提升高速ADC的增益平坦度

摘要：本应用笔记描述了变压器原边端接和副边端接的区别，通常用于前置高速模/数转换器(ADC)的信号调理链路。本文详细说明了在较高中频(IF)的应用中，两种端接对高速ADC增益平坦度和动态范围的影响。

正确选择输入网络元件对于高速ADC的驱动和输入网络的平衡至关重要(参考应用笔记：“正确选择输入网络，优化高速ADC的动态性能和增益平坦度”)。

在较高IF应用中，端接电阻的位置非常重要。交流耦合输入信号可以在变压器的原边或副边端接，具体取决于系统对高速ADC增益平坦度和动态范围的要求。宽带变压器是一个常用元件，能够在较宽的频率范围内将单端信号转换成差分信号，提供了一种快速、便捷的解决方案。

原边端接

本文以MAX1124 (Maxim近期推出的250MHz、10位高IF ADC)为例，讨论不同的端接架构以及对高速ADC增益平坦度和动态范围的影响。我们首先以原边端接电路为例(图1a)，阻抗为50Ω的信号源作用在ADT1-1WT变压器的原边。变压器副边通过0.1µF交流耦合电容连接到MAX1124的输入滤波网络(10Ω隔离电阻 + ADC输入阻抗)。INP和INN引脚不需要额外安装输入滤波电容。这种配置下，变压器原边能够实现很好的匹配，而变压器副边的等效ADC输入阻抗为4kΩ /3pF。不平衡的副边阻抗与变压器的漏感将构成谐振电路，在450MHz至550MHz频率范围内产生增益尖峰频率(图1b)。


图1a


图1b

副边端接

为了在驱动差分输入时消除增益尖峰，我们移掉了原边端接电阻，采用副边端接，将阻抗为50Ω的信号源作用到ADT1-1WT。这种情况下，副边端接需要两个25Ω电阻，分别连接在顶端/底端与中心抽头(图2a)。匹配电阻之后是0.1µF交流耦合电容和输入滤波网络(15Ω串联电阻 + ADC输入阻抗)，这样可以在副边获得较好的平衡信号，作用到ADC的输入。与图1配置类似，INN和INP引脚没有额外的输入滤波电容。这种端接方式可以消除450MHz至550MHz频带内的增益尖峰。必要时，可以将15Ω隔离电阻更换成30Ω，增大直流衰减。虽然这种端接方式能够获得更加平坦的频率响应，但频带宽度有所损失(图2b)。


图2a


图2b

结论

这篇应用笔记讨论了高速数据转换器的输入网络设计中，合理选择无源元件非常重要，而这些元件的合理使用也同样重要。例如，如果系统对增益平坦度要求非常严格，则必须避免转换器差分输入端的不平衡和谐振，保证系统的动态指标。

两种配置中，输入端都没有使用滤波电容，这样会在INP和INN引脚引入额外的噪声。从简单分析结果看，将使信噪比(SNR)下降0.2dB到0.5dB。绝大多数高IF ADC应用中，在较宽的频率范围内保证增益的稳定性(增益平坦度)和动态范围非常关键，对于一个10位分辨率的数据转换器，可以接受噪声性能不太明显的劣化。