高速ADC采集系統(tǒng)電路設計的考慮及分析

摘要：高性能ADC采集系統(tǒng)前端電路的設計及ADC本身固有的特點對系統(tǒng)性能的影響至關重要，優(yōu)化高速采樣系統(tǒng)設計取決于很多因素，包括應用性質(zhì)、系統(tǒng)組成和ADC的結構，本文主要介紹了使用放大器或變壓器作為ADC前端電路以及ADC芯片固有特點對系統(tǒng)性能的影響分析。
關鍵詞：模數(shù)轉(zhuǎn)換；前端電路；系統(tǒng)性能；阻抗匹配；信噪比

0 引言
在高速中頻采樣電路系統(tǒng)設計中，低噪聲、最大限度的控制波形的畸變、低功耗、良好的增益控制、高度的通帶平坦性、最大傳輸功率、輸入驅(qū)動能力及最低的幅相失衡等因素是設計師在設計采樣電路時追求的優(yōu)化設計指標，而這些指標的獲得和提高取決高速AD采集系統(tǒng)的各個電路環(huán)節(jié)，本文從高速采集系統(tǒng)中前端調(diào)理電路的設計、系統(tǒng)參數(shù)的考慮、ADC固有的電路特性以及輸入信號的形式等多個方面對系統(tǒng)性能的影響作出了綜合性的分析、比較和論證，希望能夠?qū)Ω咚俨杉到y(tǒng)的設計工作起到一定的借鑒和指導作用。

1 放大器或變壓器前端調(diào)理電路對系統(tǒng)設計的影響分析
1．1 放大器和變壓器作為前端調(diào)理電路的根本區(qū)別
放大器是有源器件，而變壓器是無源器件。放大器和其它所有有源器件一樣，消耗功率并且產(chǎn)生噪聲，變壓器不消耗功率并且產(chǎn)生的噪聲可以忽略不計。兩者均涉及到動態(tài)效應問題。
1．2 放大器和變壓器作為前端調(diào)理電路的優(yōu)缺點
放大器作為前端調(diào)理電路，其性能限制比變壓器少，如果必須保持直流(DC)電平，就必須使用放大器，因為變壓器是固有的交流(AC)器件。另外，放大器在提供電路的增益方面較變壓器容易，因為放大器的輸出阻抗實質(zhì)上與增益無關。另一方面，放大器在通帶范圍內(nèi)能夠提供平坦的響應，而沒有由于變壓器寄生交互作用引起的紋波。這些因素均是放大器作為采樣前端調(diào)理電路優(yōu)于變壓器的方面。
變壓器作為無源器件，低功耗、低噪聲是其無可比擬的最大優(yōu)點，當信號的頻率很高而且ADC的輸入端不允許很大的附加噪聲時，變壓器具有超越放大器的最大性能優(yōu)勢，此外，在考慮到帶寬與噪聲的折中方面，如果采用的頻率高于150 MHz，變壓器在保持SNR和SFDR等方面會較放大器更為出色。
1．3 放大器或變壓器前端調(diào)理電路選用時所需考慮的因素
前面介紹了兩種采樣前端調(diào)理電路的本質(zhì)區(qū)別及各自的優(yōu)缺點，但是我們在具體電路設計時只能選擇其中一種作為實際的前端調(diào)理電路，本文將究竟選擇變壓器還是放大器來驅(qū)動ADC的考慮因素及優(yōu)選方案，歸納為表1所示。