高速ADC采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)的考慮及分析

摘要：高性能ADC采集系統(tǒng)前端電路的設(shè)計(jì)及ADC本身固有的特點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性能的影響至關(guān)重要，優(yōu)化高速采樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)取決于很多因素，包括應(yīng)用性質(zhì)、系統(tǒng)組成和ADC的結(jié)構(gòu)，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(diǎn)對(duì)系統(tǒng)性能的影響分析。
關(guān)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(shè)計(jì)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(dòng)能力及最低的幅相失衡等因素是設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)采樣電路時(shí)追求的優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)，而這些指標(biāo)的獲得和提高取決高速AD采集系統(tǒng)的各個(gè)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(shè)計(jì)、系統(tǒng)參數(shù)的考慮、ADC固有的電路特性以及輸入信號(hào)的形式等多個(gè)方面對(duì)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(shè)計(jì)工作起到一定的借鑒和指導(dǎo)作用。

1 放大器或變壓器前端調(diào)理電路對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(wú)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(jì)。兩者均涉及到動(dòng)態(tài)效應(yīng)問(wèn)題。
1．2 放大器和變壓器作為前端調(diào)理電路的優(yōu)缺點(diǎn)
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?yàn)樽儔浩魇枪逃械慕涣?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?yàn)榉糯笃鞯妮敵鲎杩箤?shí)質(zhì)上與增益無(wú)關(guān)。另一方面，放大器在通帶范圍內(nèi)能夠提供平坦的響應(yīng)，而沒(méi)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(wú)源器件，低功耗、低噪聲是其無(wú)可比擬的最大優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)信號(hào)的頻率很高而且ADC的輸入端不允許很大的附加噪聲時(shí)，變壓器具有超越放大器的最大性能優(yōu)勢(shì)，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(huì)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(shí)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(diǎn)，但是我們?cè)诰唧w電路設(shè)計(jì)時(shí)只能選擇其中一種作為實(shí)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(lái)驅(qū)動(dòng)ADC的考慮因素及優(yōu)選方案，歸納為表1所示。