超寬帶系統(tǒng)中ADC 前端匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

簡單的取值步驟及原則：

1) 如果是傳統(tǒng)的50Ohm抗混疊濾波器設(shè)計(jì)，R1和R2各取25Ohm，無需加入R-L-L-R網(wǎng)絡(luò)，RL//C-R的網(wǎng)絡(luò)選配。

2) 如果是100Ohm及以上抗混疊濾波器設(shè)計(jì)。接收鏈路需要加入R-L//C-R，選配R-L-L-R網(wǎng)絡(luò)(選配R-L-L-R 的時(shí)候，R-L//C-R 需要換為R-C-R);反饋鏈路則需要加入R-L-L-R。

a) 首先需要根據(jù)性能測試結(jié)果選取R-L//C-R或者R-C-R網(wǎng)絡(luò)中的C。以H40為例，RL//C-R網(wǎng)絡(luò)C取10pF，R-C-R網(wǎng)絡(luò)C取3.3pF可以有效濾除(中頻IF小于350MHz 應(yīng)用中的)高頻采樣開關(guān)噪聲。網(wǎng)絡(luò)中的R取25Ohm為宜，網(wǎng)絡(luò)中L取值原則為使LC諧振腔在有用帶寬中心附近形成諧振頻率。

b) 然后以R1 和R2 各為100Ohm為仿真起點(diǎn)，出于帶內(nèi)平坦度的考量，仿真選取R-L-L-R的值。再平坦度滿足要求的情況下，嘗試降低R1和R2的值，但是需要適當(dāng)增加R-L-L-R的等效阻抗作為彌補(bǔ)，最后找到實(shí)現(xiàn)ADC端組合負(fù)載目標(biāo)前提下的R1和R2的最小取值。

4. ADS58H40 前端匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

ADS58H40是一款四通道14-bit, 250MSPS的高性能ADC，廣泛應(yīng)用在無線基站的設(shè)計(jì)中，即可以用在接收通道中，同樣也可以應(yīng)用在反饋通道中。這里以ADS58H40在100Ohm抗混疊濾波器負(fù)載的應(yīng)用為例介紹前端匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。

4.1接收鏈路拓?fù)浼軜?gòu)

由于接收鏈路對性能指標(biāo)要求高，R-C//L-R(R-C-R)的吸收采樣噪聲的網(wǎng)絡(luò)必不可少，加之接收鏈路帶寬較窄，對帶內(nèi)平坦度起調(diào)節(jié)作用的R-L-L-R 網(wǎng)絡(luò)可以選配。這里Fs=245.76MSPS 采樣率，中頻3/4 Fs 184.32MHz，帶寬80MHz，100Ohm 抗混疊濾波器負(fù)載應(yīng)用為例。圖5為以犧牲帶內(nèi)平坦度為代價(jià)的簡化版前端匹配電路。R-L//C-R意在吸收采樣噪聲達(dá)到性能的最佳優(yōu)化。C的取值以10pF為宜，L 的取值配合10pF，在所需帶寬內(nèi)形成諧振腔，對有用信號(hào)不衰減，對高頻采樣噪聲起到吸收的作用。

圖5 Non-input buffer ADC 接收鏈路設(shè)計(jì)舉例 A –最少的器件犧牲些許的帶內(nèi)平坦度

圖6為性能和平坦度相折中的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較圖5復(fù)雜，但是80MHz信號(hào)帶寬內(nèi)平坦度遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于上圖中的簡化版本設(shè)計(jì)。由于前端R-L-L-R架構(gòu)的存在，這里吸收采樣噪聲的R-L//C-R 簡化為R-C-R，C的取值以3.3pF為宜。

圖6 Non-input buffer ADC 接收鏈路設(shè)計(jì)舉例B 最優(yōu)的帶內(nèi)平坦度

4.2 反饋鏈路拓?fù)浼軜?gòu)

反饋鏈路處理信號(hào)帶寬遠(yuǎn)高于接收鏈路，而性能要求則較接收鏈路低。為了滿足帶內(nèi)平坦度的要求，R-L-L-R的平坦度調(diào)節(jié)電路必不可少。而R-C//L-R(R-C-R)采樣噪聲吸收電路所表現(xiàn)出的低通或帶通特性限制了其在超寬帶(BW>100MHz)的反饋鏈路中的應(yīng)用。使得反饋鏈路中同樣也存在著性能和帶寬的折中。但考慮到反饋鏈路-10dBFs輸入幅度下性能惡化有限(采樣噪聲隨輸入幅度的增加而增大)，缺少采樣噪聲吸收電路的反饋鏈路的性能仍然滿足系統(tǒng)性能要求。這里以Fs=245.76MSPS采樣率，中頻3/4 Fs 184.32MHz，帶寬200MHz，100Ohm抗混疊濾波器負(fù)載應(yīng)用為例。

圖7為以犧牲些許性能為代價(jià)而取得最優(yōu)帶內(nèi)平坦度的反饋鏈路前端匹配電路，R-L-L-R為帶內(nèi)平坦度調(diào)節(jié)電路。

圖7 Non-input buffer ADC 反饋鏈路設(shè)計(jì)舉例

5. 結(jié)論

Non-input buffer的ADC在高中頻，超寬帶，高負(fù)載抗混疊濾波器應(yīng)用場景下，需要對前端匹配電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行特別的考量。針對接收和反饋鏈路的不同特性，有選擇性的引入R-L-L-R平坦度調(diào)整電路，R-L//C-R采樣噪聲吸收電路，以期達(dá)到性能和帶內(nèi)平坦度的折中。

6. 參考資料

1. ADS58H40 datasheet