副边变压器端接提升高速ADC的增益平坦度处置方案

来源：analog 发布时间：2023-07-31

摘要： 本应用说明详细介绍了用于高中频应用中单端到差分信号转换的初级端接变压器和次级端接变压器之间的优缺点。

Abstract

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50欧姆的信号源作用在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(10欧姆隔离电阻 + 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4k欧姆 /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50欧姆的信号源作用到ADT1-1WT。这种情况下，副边端接需要两个25欧姆电阻，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(15欧姆串联电阻 + 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15欧姆隔离电阻更换成30欧姆，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。