一種差分直流耦合ADC輸入電路設計
隨著ADC的供電電壓不斷降低,且輸入信號擺幅不斷降低,對輸入信號共模電壓的精確控制顯得越來越重要。交流耦合輸入相對比較簡單,而直流耦合輸入就比較復雜。典型的例子是正交下變頻(混頻器)輸出到ADC輸入的電路設計?;祛l器輸出的是差分信號,其共模電壓誤差往往比較大,在送到ADC輸入端之前需要進行濾波并且要把直流電平轉換到ADC輸入所需的電平上。這樣的設計就比較有挑戰(zhàn)性。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/180250.htm在放大器輸出端和ADC輸入端之間,往往需要二階濾波電路。一方面,需要在ADC輸入管腳前面放置電容來吸收ADC內采樣保持電路的開關干擾。另一方面,需要在放大器輸出端放置電阻或電感來隔離這個容性負載,從而確保放大器的輸出穩(wěn)定。設計二階濾波的目的是獲得更好的濾波特性和截止頻率。如果ADC內部輸入端沒有buffer,例如Intersil的FemtoCharge系列ADC,ADC輸入端會有明顯的周期性(與采樣頻率一致)吸收電流。這樣,確保輸入信號直流電平控制在ADC所需的電平范圍內就顯的非常重要。
新型的全差分放大器(FDA)可以控制輸出差分信號的共模電壓,而這個輸出共模電壓完全與輸入電壓無關。請記住,這是通過在ADC Vcm管腳上輸出特定電壓實現的,與輸入端信號鏈上的共模電壓完全無關。而從FDA輸出到ADC輸入端之間不可避免會有電壓降,這是由于線路上的等效阻抗造成的。這樣,實際到達ADC輸入端的共模電壓不可避免會有一定誤差,誤差大小與ADC輸入電流以及不同器件要求的不同共模電壓相關,存在一定的不確定性。目前大部分的高速ADC都是1.8V供電,所需輸入共模電壓大多在0.4-0.8V之間,而且可以接受的誤差范圍都較小。大多數新推出的ADC都會列出SFDR vs Vcm的曲線,Vcm與Vcm典型值之間不超過+/-200mV。
另外一個問題是:在FDA的直流耦合差分輸出應用中,必然會有共模電流流過放大器反饋電路,在某些FDA型號或者應用中,這個電流會較大,甚至超過混頻器的額定電流,并且/或者反過來對FDA前面的輸入電流的共模電壓產生影響,甚至導致信號飽和。這些問題必須在設計直流耦合ADC輸入電路的時候加以充分考慮。
下圖的設計是一個不錯的替代方案。用兩個電流反饋放大器(CFA)作為信號通路上的放大器,用一個低成本的電壓反饋放大器形成一個反饋網絡來控制信號通路的共模電壓。
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