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电路描述 - 高频AD8331 VGA与 ADC AD9215互连

接线图 2023年09月27日 21:09 191 admin

  电路描述

  VGA和现代ADC的功能已远远超越早期ADC设计所用的传统运算放大器。在本例所用的VGA中,增益由外部控制。针对10位或12位转换器映射的增益值可通过引脚选择,低噪声级的阻抗则可通过一个串联R-C网络调整,以获得各种不同的阻抗值。借助简单的引脚搭接便可使用高速转换器产品。

  图1所示电路展现了典型VGA与ADC的互连情况。对于本例,AD8331 VGA与AD9215 ADC在频率范围和差分接口匹配方面兼容。为简明起见,图中未显示电源去耦。

  AD8331内置一个低噪声前置放大器,后接一个差分衰减器和增益级。此VGA仅需5 V单电源供电。ADC的低噪声3 V电源可由与5 V电源相连的LDO提供,例如ADP3339。该VGA的差分输出用于驱动具有差分输入的ADC,其输入范围为1 V峰峰值至约4.5 V峰峰值。AD9215的输入范围可以设置在1 V峰峰值差分与2 V峰峰值差分之间。对于本电路,ADC输入范围设置为2 V峰峰值差分。

  与大多数单电源器件一样,AD8331需要一个电压为供电电压中间值的内部基准电压源,用于一对镜像放大器,它可在输出端(折合到共模电压CMV)提供相等但极性相反的信号。关于此功能的更多信息,请参考AD8331数据手册 。VGA的引脚11 (VCM)既可以作为输入,也可以作为输出。作为输出时,VCM电路可以在引脚11上进行去耦,或者可以通过一个电压源驱动该引脚,以修改共模电压的值,从而适应具有不同输入范围的各种ADC。如果保持浮地,VCM电压将为电源电压的一半,这对于交流耦合应用是最佳值。

  引脚12 (CLMP)将输出摆幅箝位在ADC差分输入的限制内,从而避免出现可能会严重影响转换器的过驱问题。利用一个简单的电阻控制箝位幅度。如果CLMP引脚上没有任何连接,则箝位电压为以2.5 V共模电压为中心的差分4.5V峰峰值。

  测试波形选择1 MHz正弦波,利用 ADC Analyzer™软件恢复的波形如图2所示。采样频率为65 MSPS,对应于AD9215的65 MSPS版本。LNA输入信号为70 mV峰峰值,经过外部低通和高通滤波器处理,可滤除信号发生器的杂散。VGA增益为29 dB,可将信号放大到大约ADC满量程输入电压的一半。VGA与ADC之间的高通和低通滤波组合可衰减50 kHz以下的低频噪声(33 Ω和100 nF可产生48 kHz的低频截止频率),以及100 MHz以上的频率(42 pF和33 Ω可产生114 MHz的高频截止频率)。

  电路描述 - 高频AD8331 VGA与 ADC AD9215互连  第1张

  图2:重建的满量程2 V峰峰值1 MHz正弦波,采样速率为65 MSPS

  通过减小LNA输入端以及LNA与VGA输入端之间的串联电容值,可以进一步实现高通滤波。

  如果VOH和VOL上的PCB走线杂散电容约超过25 pF,则可能需要一个输出去耦网络,它由100 Ω固定电阻与AD8331各输出端串联插入的一个铁氧体磁珠并联组成。否则,便不需要这一网络。

  大部分现代ADC都可以通过引脚接入内部基准电压源。AD9215的内部基准电压为1 V,外部电阻使共模输入电压偏置3 V电源电压的一半。

  数据捕捉板与笔记本电脑接口。ADC Analyzer软件可启动转换器,并提供波形或FFT显示。关于AD9215配置的详细信息,请参考AD9215数据手册。

  图3是该测试设置的简化框图。评估板上装有一个20引脚、双排接头,它与转换器接口板上的连接器一半相结合。评估板由标准笔记本电脑上运行的ADC Analyzer软件进行控制。

  电路描述 - 高频AD8331 VGA与 ADC AD9215互连  第2张

  图3:测试配置框图

  本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能,必须采用适当的布局、接地和去耦技术(请参考 教程MT-031——“实现数据转换器的接地并解开AGND和DGND的谜团”,以及 教程MT-101 ——“去耦技术”)。

  常见变化

  其它单通道、10位ADC包括AD9214(适合较低输入频率)或AD9411(适合较高采样速度应用)。

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