改善無(wú)源寬帶ADC前端網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)
例如,原邊的反射阻抗隨頻率發(fā)生變化。首先,找出前端設(shè)計(jì)的中心頻率回波損耗。此例中頻率為110MHz。若假設(shè)為理想變壓器,Zo值并非50Ω。從公式3可看出,Zo值要低些:
回波損耗(RL) =–18.9 dB @ 110 MHz = –20*log((50–Zo)/(50 + Zo)) (1)
10^(18.9/20) = ((50 – Zo)/(50 + Zo)) (2)
Zo = 39.8 Ω (3)
該例中,公式3中為原邊端接阻抗Zo,副邊理想阻抗為200Ω。同樣,原邊理想阻抗(50Ω),求解實(shí)際副邊阻抗:
Z(原邊反射阻抗)/Z(副邊理想阻抗) = Z(原邊理想阻抗)/ Z(副邊反射阻抗) (4)
39.8/200 = 50/X (5)
求解X:
X = 251 Ω (6)
變壓器的匝數(shù)比為1:2時(shí),副邊端接阻抗應(yīng)為251Ω。因此,使用更高端接考慮了變壓器內(nèi)的核心損耗,不僅得到更好的匹配,而且改進(jìn)變壓器原邊端接的輸入驅(qū)動(dòng)能力。
輸入驅(qū)動(dòng)能力提高后,只需較少的電力就可達(dá)到轉(zhuǎn)換器的滿量程輸入。一般來(lái)說(shuō),隨著阻抗比率的上升,回波損耗的變異也隨之提高。采用任何變壓器匹配前一級(jí)的前端設(shè)計(jì)時(shí),都應(yīng)當(dāng)考慮這一點(diǎn)。
就變壓器或巴倫而言,幅度和相位不平衡是兩個(gè)最關(guān)鍵的性能特征。當(dāng)電路設(shè)計(jì)要求高中頻(100MHz以上)時(shí),設(shè)計(jì)人員可根據(jù)此兩項(xiàng)技術(shù)規(guī)格,考慮合適的線性度。隨著頻率的增加,變壓器的非線性也同時(shí)增長(zhǎng),通常由相位不平衡控制,轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)換器的偶次失真(主要是二次諧波失真)。但不要馬上把原因歸咎于轉(zhuǎn)換器。如果預(yù)期雜散特性差得遠(yuǎn),應(yīng)先查看前端設(shè)計(jì)或變壓器。
圖3. 根據(jù)這個(gè)簡(jiǎn)單的ADC模型進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,有助于解釋變壓器非線性度隨不平衡上升的原因。
不平衡(如圖3)因素很關(guān)鍵。須考慮變壓器輸入x(t)。輸入x(t)轉(zhuǎn)換成一對(duì)信號(hào)x1(t)和x2(t)。如果x(t)為正弦曲線,差分輸出信號(hào)x1(t)和x2(t)如下:
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)建模為一個(gè)對(duì)稱三階傳遞函數(shù):
則
理想情況:完全平衡
當(dāng)x1(t) 和x2(t) 完全平衡時(shí),該兩組信號(hào)為同一幅度(k1 = k2= k),恰好是180°錯(cuò)相(Φ = 0°)。因?yàn)椋?p style="text-align: left">
運(yùn)用三角恒等式,收集頻率等信息,如:
出現(xiàn)差分電路的常見(jiàn)結(jié)果。理想信號(hào)的偶次諧波抵消,而奇次諧波沒(méi)有抵消。
幅度不平衡
現(xiàn)在假設(shè)兩個(gè)輸入信號(hào)的幅度不平衡,但沒(méi)有相位不平衡。此例中,K1≠K2,Φ= 0:
評(píng)論