電路功能與優(yōu)勢

　　圖1所示電路采用雙通道、數(shù)字可編程、超低失真、高輸出線性度、可變增益放大器（VGA）AD8376和高速ADC，可提供高性能、高頻采樣。AD8376針對驅(qū)動高頻IF采樣ADC進行了優(yōu)化。與ADI公司的AD9445或AD7246等高速ADC配合使用時，在100MSPS以上、最大增益條件下，它可提供出色的SFDR（無雜散動態(tài)范圍）性能。

　　電路描述

　　該電路采用 AD8376 VGA，能夠為 AD9445 等高速 ADC 提供可變增益、隔離和源阻抗匹配。利用該電路，當(dāng) AD8376 的增益為 20 dB（最大增益）時，在 100 MHz 時的 SFDR 性能可達到 86 dBc，如圖 2 所示。

　　AD8376 VGA應(yīng)通過寬帶 1:1 傳輸線巴倫（或阻抗變壓器）以差分方式驅(qū)動（來獲得最佳性能），緊跟巴倫的是接兩個 37.4 ?電阻，與AD8376 的 150 ?輸入阻抗并聯(lián)。這樣就可實現(xiàn)與圖 1所 示 50 ?源 阻 抗 的 寬 帶 匹 配 。 AD8376 的 開 路 集電極輸出通過兩個 1 μH 電感偏置，并交流耦合至兩個 82 ?負載電阻。這些 82 ? 負載電阻與串聯(lián)端接的 ADC 阻抗并聯(lián)，產(chǎn)生 150 ? 的差分負載阻抗，這是 AD8376 達到規(guī)定增益精度的推薦值。負載電阻通過 AD9445 交流耦合，以消除共模直流負載。借助 33 ? 串聯(lián)電阻，可以改善 AD8376 與模數(shù)采樣保持輸入電路中存在的任何開關(guān)電流之間的隔離性能。

　　AD8376 的輸出IP3（三階交調(diào)截點）和本底噪聲在 24 dB可用增益范圍內(nèi)基本保持穩(wěn)定，這對于希望接收器增益改變時，瞬時動態(tài)范圍保持不變的可變增益接收器而言是一個重要的優(yōu)點。輸出噪聲密度的典型值約為 20 nV/√Hz，與 14 位至16 位靈敏度極限相當(dāng)。AD8376 的雙音IP3 性能典型值約為+50 dBm。因此，驅(qū)動 14 位、105 MSPS/125 MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9445 時，在輸入頻率最高達 140 MHz條件下，SFDR性能優(yōu)于 86 dBc。使用AD8376 時，有多種配置方式可供設(shè)計人員選擇。開路集電極輸出能夠驅(qū)動多種不同負載。圖 1顯示了一個簡化的寬帶接口，其中AD8376驅(qū)動AD9445。AD9445 為 14 位、125 MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有緩沖寬帶輸入，由此產(chǎn)生 2 k?||3 pF差分負載阻抗，要求具有 2 V峰峰值差分輸入擺幅才能達到滿量程。在圖 1中，加入串聯(lián)電感L（串聯(lián)）可擴展系統(tǒng)的帶寬，并具有響應(yīng)平坦度。當(dāng)L（串聯(lián)）為 100 nH電感時，便可獲得圖 3 所示的寬帶系統(tǒng)響應(yīng)。在預(yù)失真接收器設(shè)計和儀器儀表等寬帶應(yīng)用中，寬帶頻率響應(yīng)也是一個優(yōu)勢。但是，若針對較寬的模擬輸入頻率范圍進行設(shè)計，由于高頻噪聲會混疊至目標奈奎斯特頻率區(qū)域，因此級聯(lián)SNR（信噪比）性能會有所下降。

　　常見變化

　　圖 4 提供了另一種窄帶方法。通過在 AD8376 與目標 ADC 之間設(shè)計一個窄帶通抗混疊濾波器，目標奈奎斯特頻率區(qū)域外的 AD8376 輸出噪聲得以衰減，有助于保持 ADC 的可用 SNR性能。

　　一般而言，若用一個恰當(dāng)階數(shù)的抗混疊濾波器時，SNR 性能會提高數(shù)個 dB。本例采用一個低損耗 1:3（阻抗比）輸入變壓器，使 AD8376 的 150 ? 平衡輸入與 50 ? 不平衡源阻抗相匹配，從而將輸入的插入損耗降至最低。

　　圖 4 所示窄帶電路針對驅(qū)動ADI公司一些頗受歡迎的無緩沖輸入ADC進行了優(yōu)化，如AD9246、AD9640和AD6655等。表1 列出了針對常用的IF采樣中心頻率，相關(guān)抗混疊濾波器元件的推薦值。電感L5 與片內(nèi)ADC輸入電容及C4 所提供電容的一部分并聯(lián)，構(gòu)成一個諧振電路。該諧振電路有助于確保ADC輸入在目標中心頻率條件下像個真實的電阻。

　　此外，在直流時電感 L5 會使 ADC 輸入短路，從而將零引入傳遞函數(shù)。1 nF 交流耦合電容和 1 μH 偏置扼流圈會將更多零引入傳遞函數(shù)。最終的整體頻率響應(yīng)呈現(xiàn)出帶通特性，有助于抑制目標奈奎斯特頻率區(qū)域外的噪聲。表 1 提供了一些初步建議值供原型設(shè)計使用。可能還需要考慮一些經(jīng)驗優(yōu)化方法，幫助補償實際的 PCB 寄生效應(yīng)。