高速ADC采集系统电路设计的考虑及分析

摘要：高性能ADC采集系统前端电路的设计及ADC本身固有的特点对系统性能的影响至关重要，优化高速采样系统设计取决于很多因素，包括应用性质、系统组成和ADC的结构，本文主要介绍了使用放大器或变压器作为ADC前端电路以及ADC芯片固有特点对系统性能的影响分析。
关键词：模数转换；前端电路；系统性能；阻抗匹配；信噪比

0 引言
在高速中频采样电路系统设计中，低噪声、最大限度的控制波形的畸变、低功耗、良好的增益控制、高度的通带平坦性、最大传输功率、输入驱动能力及最低的幅相失衡等因素是设计师在设计采样电路时追求的优化设计指标，而这些指标的获得和提高取决高速AD采集系统的各个电路环节，本文从高速采集系统中前端调理电路的设计、系统参数的考虑、ADC固有的电路特性以及输入信号的形式等多个方面对系统性能的影响作出了综合性的分析、比较和论证，希望能够对高速采集系统的设计工作起到一定的借鉴和指导作用。

1 放大器或变压器前端调理电路对系统设计的影响分析
1．1 放大器和变压器作为前端调理电路的根本区别
放大器是有源器件，而变压器是无源器件。放大器和其它所有有源器件一样，消耗功率并且产生噪声，变压器不消耗功率并且产生的噪声可以忽略不计。两者均涉及到动态效应问题。
1．2 放大器和变压器作为前端调理电路的优缺点
放大器作为前端调理电路，其性能限制比变压器少，如果必须保持直流(DC)电平，就必须使用放大器，因为变压器是固有的交流(AC)器件。另外，放大器在提供电路的增益方面较变压器容易，因为放大器的输出阻抗实质上与增益无关。另一方面，放大器在通带范围内能够提供平坦的响应，而没有由于变压器寄生交互作用引起的纹波。这些因素均是放大器作为采样前端调理电路优于变压器的方面。
变压器作为无源器件，低功耗、低噪声是其无可比拟的最大优点，当信号的频率很高而且ADC的输入端不允许很大的附加噪声时，变压器具有超越放大器的最大性能优势，此外，在考虑到带宽与噪声的折中方面，如果采用的频率高于150 MHz，变压器在保持SNR和SFDR等方面会较放大器更为出色。
1．3 放大器或变压器前端调理电路选用时所需考虑的因素
前面介绍了两种采样前端调理电路的本质区别及各自的优缺点，但是我们在具体电路设计时只能选择其中一种作为实际的前端调理电路，本文将究竟选择变压器还是放大器来驱动ADC的考虑因素及优选方案，归纳为表1所示。