高速数据转换器接口.doc

高速数据转换器接口 当今的模数转换器 (ADC) 采用了必威体育精装版的技术，以高精度及快速的采样频率对模拟信号进行采集。数据转换器的复杂性随着采样频率及精度的提高而增加。高性能数据转换器规格的设定必须遵循严格的输入条件，以实现器件预期性能的最大化。一个颇具挑战性的输入条件是：对ADC输入模拟信号进行测量、驱动和接口连接。本文将探讨一些对于高速ADC进行有效接口连接的技术，从而使ADC实现性能最佳化。 就有效输入驱动以维护信号完整性而言，已经有许多好的应用注释以及文章发表。本文将探讨有关输入驱动的新发展。 ADC 输入架构与驱动器的选择 ADC的模拟输入配置随着采样精度和最大采样频率的变化而有所不同。在输入阶段，影响输入驱动器选择的特征有： 1. 单端与差分 2. 高阻抗与低阻抗 (100W) (或是有缓冲与无缓冲) 单端与差分 大部分推动采样精度和采样频率达到极限的ADC采用的是差分输入方式。差分输入的优势在于降低偶次谐波和 EMI。一些差分输入ADC具有IRS(输入范围选择) 寄存器，其允许使用者通过将未使用的输入连接到共模 (CM)A/D转换参照的方式，以单端输入来使用器件。 有缓冲与无缓冲 高采样频率ADC ( 500 MSPS) 经常要处理高频模拟输入信号。假定使用标准的 PCB板尺寸和轨迹长度，如果这个高频模拟信号没有正常结束，又用处理射频信号和电路板的方式加以处理，模拟信号就会衰退。这样的高频应用得益于低阻抗 (50W单端或 100W差分) 模拟输入，因此，大部分 UHF 和 VHF 电路为 50W系统。为了获得较高的失真性能，通常使用差分输入。由于严格的规范限制，以及受高频的影响，高采样率ADC通常不提供允许使用单端输入的IRS 选项。原因是：采用 IRS 的ADC需要额外的电路才能转换到满量程(FSR)，而这对于在高频/高采样率下的应用却并不可行。因此，这个等级的ADC需要高频、低电阻 (100W差分)的输入驱动。使用低电阻输入 ADC，模拟输入在被应用到用于转换的采样/保持 (S/H) 电路之前就已缓冲。所以，并不需要采用在非缓冲 ADC中使用的标准去耦电路 (串联电阻R，并联电容C)。在图1的图解中使用了一个非缓冲输入的 ADC (ADC10080)，这些去耦元件在图中标识为 R1、R2(18W) 及 C1 (25W)。 从单端到差分的转换 中点接线变压器 (Ruthroff 变压器) 如前所述，驱动差分 ADC 的输入必须为差分形式。将单端输入转换为ADC 可用的差分信号需要使用一个中点接线变压器，如图1所示(在“差分输入”虚线下可看出变压器如何接到 ADC 输入)。 差分输入的共模电压(CM)应遵循 VCOM 电压(在 ADC 上的输出引脚)，以便使 ADC 内部的采样保持电路正常工作。图1中的电路允许通过将变压器的中点接线连接到ADC的 VCOM 输出来对输入 CM 加以设定。 图1 使用变压器将单端输入转换为差分形式 {{分页}} 变压器的较低截止频率不允许低频内容被耦合进来。因此，这种形式的耦合只可应用于不需要 DC 以及低频内容的系统。除此之外，这个电路也承受了高频变压器的泄漏效应，限制了它的上限工作频率。典型的变压器有上限及下限工作频率。较低频率限制由初级电感决定。对于这个与 8 位转换器一起使用的变压器而言，如果不采用其它的增益校准或调整方法，其工作的频带非常窄，受限在 1 MHz ~100MHz，其中，插入损耗变化小于 0.034dB (1 LSB)。 对于最大回波损耗(最小反射)，许多较高速度的应用要求对图1中 J1 (输入连接器)处的输入阻抗进行控制，并且要与连接到连接器的电缆特征阻抗相匹配。当电缆的长度超过所遇最短波长的 1/20时，这种要求尤为重要。只要变压器回波损耗在频率极值时性能没有衰退，就有可能通过设置一个通过输入的终端电阻 RT 来达成此目标。这样，输入阻抗就会接近RT，原因在于变压器回波损耗已增大，足以具有最小负载效应。在较高的频率下，由于变压器回波损耗的减少，使用这种类型的变压器配置会使控制输入端更加困难。而这正是不平衡变压器的优势所在。 不平衡变压器 (Guanella变压器) 另一个进行单端到差分转换的方法是使用不平衡变压器，如图2所示。 与图1相比，这种方式具有下述优点及缺点： 优点： 1. 较高的工作频率 2. 对于宽带应用而言，有较高的回波损耗 3. 较佳的增益与相位平衡 缺点： 1. 无法设定共模电压 2. 无法提供电压增益 与图1的中点接线变压器或 Ruthroff 变压器相比，不平衡配置有着更高的工作频率。然而，采用不平衡配置后，因为无法设定共模电压水平，ADC 输入必须为 AC 耦合电压。以AD