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科普知識
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變壓器

如何為ADC轉換器設計變壓器耦合型前端

發布日期:2022-10-09 點擊率:106

濾波器變壓器,這方面的要求有可能成為最難達到的參數之一。

  電壓駐波比 (VSWR)則量度所關心的帶寬上被反射到負載中的功率大小。該參數設定了用于實現ADC的滿度輸入時所需要的輸入驅動電平。

  通帶平坦度 是在規定的帶寬內性能發生波動的大小。這可能是由于紋波的影響或者一個簡單的低通濾波器的很緩慢的滾降特性所造成的。通帶平坦度往往小于或者等于1dB,對于總系統的設定來說很關鍵。

  信噪比 (SNR)是變換器所看到的信號與其自身噪聲間的相對關系。在前端中,SNR可能會由于帶寬、信號品質(抖動)和增益方面的原因而變差。請記住,當信號被放大時,噪聲分量也會同時被放大。

  無寄生動態范圍(Spurious Free Dynamic Range,SFDR)是滿量度rms值與峰值寄生頻譜分量的rms值之比。這主要是由于前端的兩個特性所造成的,第一種特性是變壓器的線性度,或者平衡品質,后者與二次諧波失真有關;第二種特性是增益和輸入間的匹配關系。隨著所需要的增益量的提升,匹配變得越來越困難,而非線性的變壓器的寄生分量(通常可被視為一種3次諧波)卻會上升。

  變壓器參數

  變壓器可以被簡單地視為一種帶通濾波器

  插入損耗 ,表示變壓器在特定的頻率上的損耗量,是一個變壓器的數據表中最為常見的量度指標參數,但它不應該成為設計中唯一考慮的指標。

  回波損耗是指變壓器的次級端接時其原級一側所看到的變壓器。例如,理想的1:2阻抗變換器在次級端接有100Ω阻抗時,在原級所反映出來的阻抗為 50Ω。不過,這并不總是成立,因為原邊所反映出的阻抗將隨著頻率的變化而變化。隨著阻抗比的增加,回波損耗也會發生相應的變化。

  幅相不平衡性是考察變壓器的一個關鍵的性能特性。設計需要采用100MHz以上的IF頻率時,這兩個規范可以讓設計者了解可能遇上多大的非線性。隨著頻率的增加,變壓器的非線性也在增加。相位的非平衡往往是主要的不平衡性,相應會帶來偶數階次的失真,或者二次諧波的增加。

  ADC 參數

  ADC可以分為兩種類型:帶有緩沖的和不帶緩沖的。無緩沖ADC的功耗往往要遠大于緩沖ADC,但是緩沖ADC更容易驅動。

  開關電容ADC是一種無緩沖的ADC的一個具體例子。前端設計則直接與ADC內部的采樣-保持電路(SAH)網絡相連接。這就帶來了兩個問題:一是 ADC的輸入阻抗會隨著時間和模式不同而發生變化;第二種則是電荷注入,它會反映到ADC的模擬輸入上,這會帶來濾波器穩態建立(filter settling)方面的問題。

  帶有緩沖的ADC的理解和使用最為方便。通過采用能夠抑制電荷注入帶來的尖峰的隔離緩沖器,可以顯著降低開關的瞬態。與開關電容ADC中的情形不同,輸入的端接特性在整個規定的ADC帶寬上不會隨著模擬輸入頻率的不同而發生變化,恰當的驅動電路的選擇將變得更為方便。帶緩沖的輸入級的不利之處,就在于會使得ADC消耗更多的功率。

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本文導航

  • 第 1 頁:如何為ADC轉換器設計變壓器耦合型前端

  • 第 2 頁:基帶與IF設計實例

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