ADC驅(qū)動(dòng)器或差分放大器設(shè)計(jì)指南
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需要注意實(shí)際的輸出共模電壓VOUT, cm和VOCM輸入端之間的差異,這個(gè)差異決定了輸出共模電平。
對(duì)差分ADC驅(qū)動(dòng)器的分析比對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)放的分析要復(fù)雜得多。為了簡化代數(shù)表達(dá)式,暫且定義兩個(gè)反饋系數(shù)β1和β2,見公式5和公式6。
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在大多數(shù)ADC驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中β1= β2,但含有VIP、VIN、VOCM、β1和β2項(xiàng)的VOUT, dm通用閉環(huán)公式對(duì)于了解β失配對(duì)性能的影響非常有用。VOUT, dm的計(jì)算見公式7,其中包括了與頻率相關(guān)的放大器有限開環(huán)電壓增益A(s)。
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當(dāng)β1 ≠β2時(shí),差分輸出電壓取決于VOCM——這不是理想的結(jié)果,因?yàn)樗a(chǎn)生了偏移,并且在差分輸出中有過大的噪聲。電壓反饋架構(gòu)的增益帶寬積是常數(shù)。有趣的是,增益帶寬積中的增益是兩個(gè)反饋系數(shù)平均值的倒數(shù)。當(dāng)β1 =β2 ≡β時(shí),公式7可以被簡化為公式8。
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這個(gè)表達(dá)式大家可能更加熟悉。當(dāng)A(s) → ∞時(shí),理想的閉環(huán)增益可以簡化為RF/RG。增益帶寬乘積公式看起來也很熟悉,其中的“噪聲增益”與傳統(tǒng)運(yùn)放一樣,等于1/β。
反饋系數(shù)匹配的差分ADC驅(qū)動(dòng)器的理想閉環(huán)增益見公式9。
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輸出平衡是差分ADC驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)重要性能指標(biāo),它分兩個(gè)方面:幅度平衡和相位平衡。幅度平衡用于衡量兩個(gè)輸出在幅度方面的接近程度,對(duì)于理想放大器來說它們是完全一致的。輸出相位平衡用于衡量兩個(gè)輸出的相位差與180°的接近程度。輸出幅度或相位的任何失衡都會(huì)在輸出信號(hào)中產(chǎn)生有害的共模分量。輸出平衡誤差(公式10)是差分輸入信號(hào)產(chǎn)生的輸出共模電壓與相同輸入信號(hào)產(chǎn)生的輸出差模電壓的對(duì)數(shù)比值,單位是dB。
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內(nèi)部共模反饋環(huán)路迫使VOUT, cm等于輸入端VOCM的電壓,從而達(dá)到完美的輸出平衡。
將輸入端接到ADC驅(qū)動(dòng)器
處理高速信號(hào)的系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)用到ADC驅(qū)動(dòng)器。分隔距離超過信號(hào)波長一小段的器件之間必須用具有受控阻抗的電氣傳輸線連接,以避免破壞信號(hào)完整性。當(dāng)傳輸線的兩端用其特征阻抗端接時(shí)可以取得最佳性能。驅(qū)動(dòng)器一般放在靠近ADC的地方,因此在它們之間不要求使用受控阻抗連接。但到ADC驅(qū)動(dòng)器輸入端的引入信號(hào)連接通常很長,必須采用正確電阻端接的受控阻抗連接。
不管是差分還是單端,ADC驅(qū)動(dòng)器的輸入阻抗必須大于或等于理想的終端電阻值,以便添加的終端電阻RT能與放大器輸入端并聯(lián)達(dá)到要求的電阻值。本文討論的例子中的所有ADC驅(qū)動(dòng)器都設(shè)計(jì)成具有平衡的反饋比,如圖2所示。
評(píng)論