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一种差分直流耦合ADC输入电路设计

作者:时间:2010-11-18来源:网络收藏

随着的供电电压不断降低,且输入信号摆幅不断降低,对输入信号共模电压的精确控制显得越来越重要。交流输入相对比较简单,而直流输入就比较复杂。典型的例子是正交下变频(混频器)输出到输入的电路设计。混频器输出的是差分信号,其共模电压误差往往比较大,在送到输入端之前需要进行滤波并且要把直流电平转换到ADC输入所需的电平上。这样的设计就比较有挑战性。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/180250.htm

  在输出端和ADC输入端之间,往往需要二阶滤波电路。一方面,需要在ADC输入管脚前面放置电容来吸收ADC内采样保持电路的开关干扰。另一方面,需要在输出端放置电阻或电感来隔离这个容性负载,从而确保的输出稳定。设计二阶滤波的目的是获得更好的滤波特性和截止频率。如果ADC内部输入端没有buffer,例如Intersil的FemtoCharge系列ADC,ADC输入端会有明显的周期性(与采样频率一致)吸收电流。这样,确保输入信号直流电平控制在ADC所需的电平范围内就显的非常重要。

  新型的全差分(FDA)可以控制输出差分信号的共模电压,而这个输出共模电压完全与输入电压无关。请记住,这是通过在ADC Vcm管脚上输出特定电压实现的,与输入端信号链上的共模电压完全无关。而从FDA输出到ADC输入端之间不可避免会有电压降,这是由于线路上的等效阻抗造成的。这样,实际到达ADC输入端的共模电压不可避免会有一定误差,误差大小与ADC输入电流以及不同器件要求的不同共模电压相关,存在一定的不确定性。目前大部分的高速ADC都是1.8V供电,所需输入共模电压大多在0.4-0.8V之间,而且可以接受的误差范围都较小。大多数新推出的ADC都会列出SFDR vs Vcm的曲线,Vcm与Vcm典型值之间不超过+/-200mV。

  另外一个问题是:在FDA的直流差分输出应用中,必然会有共模电流流过反馈电路,在某些FDA型号或者应用中,这个电流会较大,甚至超过混频器的额定电流,并且/或者反过来对FDA前面的输入电流的共模电压产生影响,甚至导致信号饱和。这些问题必须在设计直流耦合ADC输入电路的时候加以充分考虑。

  下图的设计是一个不错的替代方案。用两个电流反馈放大器(CFA)作为信号通路上的放大器,用一个低成本的电压反馈放大器形成一个反馈网络来控制信号通路的共模电压。


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关键词: 耦合 ADC 放大器

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