一种差分直流耦合ADC输入电路设计

　　图中从左到右：

　　下变频器输出一个交流差分信号，共模电压是某个特定的值Vcm1。然后通过一个LC滤波电路来滤除高频噪声和镜像频率。滤波器由一个小电阻，串联一个电感，再下拉一个电容形成。滤波器后面是有Rg和Rt组成的阻抗匹配网络。请别忘了，如果需要保持信号的直流分量，滤波器里面只需要L就可以了。

　　Rt和Rb不是必需的。Rt>Rg，Rt设置了滤波器端接阻抗的一部分(CFA的负输入端是低阻抗的，Rg在这里可以看作接地连接)。这个电阻网络的作用之一是利用混频器的输出共模电流在Rg上形成电压降，从而把共模电压控制在CFA负输入端的动态范围内。很多情况这个电阻网络不是必须的，而只需要Rg做端接就可以了。不过，Rb的确可以有效的将共模电压控制在所需要的电平上而不影响交流信号。代价是增大了一点电流。

　　Rg和Rf共同组成运放的增益。与VFA不一样，CFA的Rf 值需要参考器件推荐的值。Rf过大，会对运放过补偿，降低带宽，增大电流噪声。Rf过小，会在输出端产生过冲。图中的值是针对EL5167带宽大于400MHz应用的典型值。

　　运放输出端是一对差分RLC滤波器。选择器件参数时首先是选择符合ADC输入特性的电容值。电感值较小更合适，以免电感自身谐振频率落在滤波器通带之内。串联电阻的作用是将运放与其感性/容性负载隔离，保持运放稳定，还能对ADC输入起到一定的保护作用，避免过大的电流流入ADC，但是会造成一定的信号衰减。最后是一个并联电阻，实际上ADC内部输入端也有这样一个电阻，这两个电阻并联将阻值减半。这个电阻感应信号的共模电压，而又对信号本身不产生影响。这个滤波器为二阶低通滤波器，截止频率102MHz，Q值0.9。这样信号会有轻微过冲，但是二阶-3dB带宽123MHz。结合KAD5610P-25，双10bit，250MSPS FemtoCharge ADC，滤波器可以有效的滤除信号链及放大器带来的噪声。在采样率250MSPS时，ADC输入DC电流大约是1.1mA，而从放大器到ADC之间的阻抗为60.4欧姆，那么DC电压降为6*mV。这个电压降可以用ISL28113组成的反馈补偿网络来补偿。

　　在±5V供电时，EL5167输出摆幅为±3.9V。ADC供电为单1.8V。内部的保护二极管在输入信号超出范围0.6V以上时打开。60.4欧姆的串联电阻保证了二极管打开时的电流不超过24mA(正端)和54mA(负端)，这样可以有效的保护器件不受损坏。

　　ADC会提供一个Vcm参考电压输出。这个功能非常有用，尤其针对多路ADC(比如KAD5610P-25)上电校准，可以消除器件之间的Vcm误差，让多路ADC之间的Vcm值保持高度一致，而且精确性很高。将图中的Vcm2与放大器出路信号上的Vcm进行比较，然后通过ISL28113的反馈网络，可以实现这个功能。低速的ISL28113 VFA将两个电压的差送到高频CFA的正向输入端，可以使CFA输出的Vcm始终与Vcm2保持一致。这样，我们不再需要考虑混频器或者其它器件产生的Vcm误差了。

　　图中其它一些器件是可选的或者是针对所选器件的。

　　Vcm2端接地的1k欧姆电阻是用来下拉的，产生一个下拉电流。由于KAD5610-25只能输出电流，而运放电路需要双向电流。下拉电阻可以提供双向电流。

　　两个Ra电阻从运放输出端连接负电压，从而产生一个Class A电流。这样可以减小信号输出的失真同时又不影响电路的频率响应。通常，增加一个ClassA下拉电流(5mA)可以显著的改善差分信号中的三阶谐波失真。不过，这种高阶谐波失真在差分架构中本来就比较弱。

　　VFA输出端的电压要通过一个低通滤波器再送到CFA正向输入端。它是由一个1k欧姆电阻和0.1uF电容组成的。可以有效的滤除信号中的噪声，20欧姆电阻可以降低系统Q值，保持系统稳定。

　　混频器和运放之间的LC滤波器用一个电阻Rg做端接。通常，如果运放是VFA，这个端接电阻会导致滤波器通带之外运放“虚地”点的等效阻抗增大。但是，如果用CFA，就不会用这个问题。CFA开环增益会在300MHz左右下降，反向输入端依然可以保持低阻抗，因为CFA内部有开环buffer驱动输入级，可以保持输入级的低阻抗。这些buffer的带宽大于1.5GHz，所以即使信号频率高于CFA带宽，负输入端依然可以保持低阻抗。

　　这个设计可以支持直流到100MHz频率。两个EL5167的功耗一共只有170mV，ISL28113功耗900uW，双10位，250MSPS ADC的功耗410mW。这个设计具有超低功耗的特点，每通道的总功耗一共376mW。