Front-EnddesignforADCtestMaraFront-EnddesignforADCtestMADC典型特征測試設置ADI高速高性能ADC典型測試設置ADC典型特征測試設置ADI高速高性能ADC典型測試設置Analoginput在進行高性能ADC測試時，由于信號發生器的諧波性能一般沒有ADC固有線性度好，目前市面上很難找到一款性能出色地信號發生器，所以一般做法是用濾波器來濾除信號發生器存在的諧波及雜散成分。TTEfilterAnaloginput在進行高性能ADC測試時，由于信號發Inputrange在采用Band-passfilter做濾波器時，在濾波器通帶外的信號會被衰減，包括DC。而單極性ADC的reference通常是0~VCCA,所以在濾波器后還需要CoupleDC(VCM)。AD726612bitSARADCinDC-CoupledDifferentialandSingle-EndedApplicationsInputrange在采用Band-passfilter單端信號轉差分信號采用放大器轉換采用變壓器轉換單端信號轉差分信號采用放大器轉換采用變壓器轉差分電路采用變壓器轉差分電路采用放大器轉換電路采用放大器轉換電路放大器和變壓器區別放大器是有源器件，而變壓器是無源器件。放大器和其它所有的有源器件一樣，消耗功率并且產生噪聲。變壓器不消耗功率并且產生的噪聲可以忽略不計。兩者都涉及到動態效應問題。放大器和變壓器區別放大器是有源器件，而變壓器是無源器件。為什么選擇放大器？放大器的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，因為變壓器是固有的交流（AC）器件。另外，如果需要，變壓器可以提供電流隔離。放大器提供增益比較容易，因為放大器的輸出阻抗實質上與增益無關。另一方面，變壓器的輸出阻抗與電壓增益呈平方關系增加——電壓增

益取決于匝數比。放大器在通帶范圍內提供平坦的響應，而沒有由于變壓器寄生交互作用引起的紋波。為什么選擇放大器？放大器的性能限制比變壓器少。放大器通常產生的噪聲有多大？讓我們考慮一個典型的放大器，例如ADA4937。如果設置增益G＝1，那么輸出的噪聲譜密度在高頻部分是6nV/√Hz，與此頻帶可比的采樣速率為80MSPS的AD9446－8

ADC的輸入噪聲譜密度是10nV/√Hz。這里的問題是，放大器的噪聲帶寬等于ADC的全帶寬（中心頻率位于500MHz），而ADC的噪聲又必須限制在第一奈奎斯特范區（40MHz）。在沒有濾波器的情況下，放大器的噪聲有效值是155μVrms，ADC的噪聲有效值是90μV。從理論上講，總系統的信噪比（SNR）降低了6dB。為了從實驗上證實這一點，用ADA4937驅動的AD9446-80測量的SNR結果是76dBFS,本底噪聲是－118dB(見圖1)。如果改用變壓器來驅動AD9446-80，測量SNR結果是82dBFS。因此用放大器驅動ADC使得SNR降低6dB。放大器通常產生的噪聲有多大？讓我們考慮一個典型的放大器，例如如何減少放大器的噪聲？為了提高ADC的信噪比，在放大器和ADC之間加了一個濾波器。如果使用的是一個100MHz的雙極點濾波器，放大器的總噪聲有效值變為71μV，使ADC的信噪比僅降低3dB。使用雙極點濾波器改善了圖1電路的SNR達到79dBFS，本底噪聲為－121dB，如圖2a所示。構建雙極點濾波器的方法是放大器的每個輸出引腳都串聯一個24Ω的電阻器和一個30nH的電感器并且差分連接一個47pF的電容器如何減少放大器的噪聲？為了提高ADC的信噪比，在放大器和AD在什么情況下需要使用變壓器？當信號的頻率很高而且ADC的輸入端不允許很大的附加噪聲時，變壓器具有超越放大器的最大性能優勢。在什么情況下需要使用變壓器？當信號的頻率很高而且ADC的輸入變壓器和放大器在增益方面有何不同？主要的區別在于ADC的輸入阻抗，它直接影響系統的帶寬。變壓器的輸入阻抗和輸出阻抗與匝數比的平方有關，而放大器的輸入阻抗和輸出阻抗與增益（G）根本無關。

例如，采用一個增益G=2的變壓器，并且變壓器的輸入阻抗為50Ω，輸出阻抗為200Ω。AD9246ADC有一個4pF的差分輸入電容，它與一個200Ω輸出阻抗的變壓器相連，會使ADC的-3dB帶寬范圍從650MHz降低到200MHz。為了提高ADC的性能和減少踢回噪聲(kickbacknoise)，通常需要外接一只串聯電阻和微分電容，這樣會進一步限制-3dB的帶寬，大概下降到100MHz。

如果使用一個低輸出阻抗的放大器，例如使用ADA4937，結果通常會提供低于5Ω的源阻抗。這樣每個ADC的輸入端可串聯一只25Ω限制瞬態電流的電阻器；這對于選用650MHz模擬輸入帶寬的AD9246，應該是合適的。

到目前為止，我們一直在圍繞-3dB帶寬進行討論。如果在單極點系統中需要增益起伏比較平坦，比方說0.5dB，那么需要將-3dB帶寬擴展大約3倍。對于0.1dB平坦度，需要將-3dB帶寬擴展6.5倍。如果需要0.5dB平坦度達到150MHz帶寬，那么它的-3dB帶寬必須大于450MHz。采用G=2的變壓器很難做到這一點，但是采用低輸出阻抗的放大器很容易實現。變壓器和放大器在增益方面有何不同？主要的區別在于ADC的輸入選擇變壓器還是放大器來驅動ADC時，要考慮哪些因素？我們可以把這些因素歸結為6個參數，如下表所示：選擇變壓器還是放大器來驅動ADC時，要考慮哪些因素？我們可以變壓器的重要特性是什么？變壓器有許多特性——例如電壓增益和阻抗比、帶寬和插入損耗、幅度和相位不平衡性，以及回波損耗。其它特性可能包括額定功率、配置類型（例如不平衡變壓器或變壓器）和中心點選項。使用變壓器進行設計并不總是一帆風順的。例如，變壓器的特性會隨著頻率變化，從而使變壓器模型復雜化。在ADC應用中開始變壓器建模的一個例子如圖6所示。每一個參數都取決于所選用的變壓器。如果變壓器生產商可提供變壓器的模型，建議你與他們聯系。變壓器的重要特性是什么？變壓器有許多特性——例如電壓增益和阻變壓器的重要特性是什么？變壓器特性包括：匝數比是次級電壓與初級電壓之比。電流比與匝數比成反比。阻抗比是匝數比的平方。信號增益正好等于匝數比。盡管電壓增益無噪聲，但是要考慮其它因素——后面將會討論到。

變壓器可以簡單地看作具有標稱增益的帶通濾波器。插入損耗是濾波器在規定頻率范圍內的損耗，雖然它是產品使用說明中最常見的測量技術指標，但還要考慮其它指標。

回波損耗是指從變壓器的初級端看次級端有效阻抗不匹配特性的一種度量。例如，如果變壓器的次級線圈與初級線圈的匝數比的平方是2:1，那么我們預期當次級端終止的阻抗為100Ω時，反射到初級端的阻抗是50Ω。然而，實際上不是嚴格符合這種關系；例如，反射到初級的阻抗會隨著頻率變化。一般地，隨著阻抗比率增加，回波損耗的變化程度也隨著增加。

幅度失衡和相失衡是變壓器的重要特性。當要求設計非常高的中頻時（高于100MHz），設計工程師可以通過這兩項技術指標預測非線性誤差的大小。隨著頻率的增高，變壓器的非線性誤差的也隨著增加，通常是相位失衡起主要影響作用，相位失衡會轉化為偶次諧波失真（主要是二次諧波）。變壓器的重要特性是什么？變壓器特性包括：選擇放大器時要考慮哪些重要參數？選用放大器代替變壓器的主要理由是為了獲得好的通帶平坦性。如果這項技術指標對你的設計方案來說很關鍵，那么放大器在規定頻率范圍內的波動會小一些，通常為±0.1dB。變壓器的頻率響應波動會小一些，當必須使用變壓器時要求“精細調整”，所以平坦性是一個問題。放大器的驅動能力是它的另一個優勢。變壓器不能驅動PCB板上很長的印制線。變壓器用來直接連接到ADC。如果系統要求把驅動器或耦合器安裝在遠離ADC處，或者另外一塊PCB板上，那么我們強烈推薦使用放大器。

直流耦合特性也是使用放大器的一個原因，因為變壓器是固有的交流耦合器件。如果直流頻段在應用中很重要，可選擇放大器，因為有些高頻放大器可以耦合一直到直流的頻率。可選的典型放大器包括AD8138和ADA4937。

放大器還可以提供動態隔離（大約為30dB～40dB的反向隔離）以抑制無緩沖ADC輸入端的瞬態電流產生的尖峰毛刺。

如果設計要求為ADC的模擬輸入提供寬帶增益，那么放大器會提供優于變壓器的匹配。另外要考慮帶寬與噪聲的折衷。如果采用的頻率高于150MHz，變壓器在保持SNR和SFDR方面會做得更好一些。然而，如果工作在第一奈奎斯特區或第二奈奎斯特區，那么變壓器或放大器都可以使用。選擇放大器時要考慮哪些重要參數？選用放大器代替變壓器的主要理ADIDriverAmplifiersforSARADCs

Single-EndADIDriverAmplifiersforSARADIDriverAmplifiersforSARADCs

DifferentialADIDriverAmplifiersforSARADIFront-EnddesignexampleReference輸入端加bufferReference通過電阻分壓提供VCM=REF/2ADC輸入端加bufferADC輸入端設計RC低通濾波ADIFront-EnddesignexampleReExample-AD7985Example-AD7985ExampleAD7944/AD7985/AD7986ExampleAD7944/AD7985/AD7986ExampleAD7944/AD7985/AD7986ExampleAD7944/AD7985/AD7986RCfilterdesign雙擊打開RCfilterdesign雙擊打開Example16bitpulSARAD7988-5Reference&VCM5V5VExample16bitpulSARAD7988-5Example16bitpulSARAD7988-5Offset=2.5VADCdrivesExample16bitpulSARAD7988-5ADA4841-1ADA4841-1/ADA4841-2是單位增益穩定、低噪聲、低失真、軌到軌輸出放大器，靜態電流最大值為1.5mA。這些放大器不僅功耗低，還提供2.1nV/Hz的低寬帶電壓噪聲性能和1.4pA/Hz的電流噪聲，100kHz時具有極佳的-105dBc無雜散動態范圍(SFDR)。為了在更低頻率下保持低噪聲環境，10Hz時放大器具有7nV/Hz和13pA/Hz的低1/f噪聲。ADA4841-1/ADA4841-2的輸出擺幅可達每供電軌的50mV以下，輸入共模電壓范圍擴展至負電源電壓，可以最小峰值驅動高達10pF的容性負載。它們提供有效支持最新16位至18位ADC所需的性能，是便攜式儀器儀表、高通道數、工業測量和醫療應用的理想選擇，適合驅動16位PulSARADCAD7685/AD7686。ADA4841-1ADA4841-1/ADA4841-2是Band-passfilteroutput5VppAgilent81150+100KHzBand-passfilteroutputwaveform81150:Vpp=7.8Voffset=0VFilteroutput:Vpp=4.767Voffset=0VBand-passfilteroutput5VppADC-coupledVCM=2.5VAfterDC-coupledcircuit,AD7988inputVpp=3.877Voffset=2.5VDC-coupledVCM=2.5VAfterDCResultSNR=87.399dBTHD=-90.83dBSNDR=85.752dBREF=5VResultSNR=87.399dBREF=5VBand-passfilteroutput3.3VppAgilent81150+100KHzBand-passfilteroutputwaveform81150:Vpp=5Voffset=0VFilteroutput:Vpp=3.13Voffset=0VBand-passfilteroutput3.3VpDC-coupledVCM=1.65VAfterDC-coupledcircuit,AD7988inputVpp=2.577Voffset=1.64VDC-coupledVCM=1.65VAfterDResultSNR=84.829dBTHD=-92.45dBSNDR=84.089dBPowersupplyREF=3.3VResultSNR=84.829dBPowersupplGain=2VCM=1.65VGain=2VCM=1.65VAD4841Gain=2,AD7988performance

AWG420asinput+BPFAD4841Gain=2,AD7988performaAWG420directinput

ADC1512performanceAWG420directinput

ADC1512peAWG420+BPF+RC

ADC1512performanceAWG420+BPF+RC

ADC1512performAWG420+BPFnoRC

ADC1512performanceAWG420+BPFnoRC

ADC1512perfAWG420directinput

ADC7502performanceAWG420directinput

ADC7502peAWG420+BPF+RC

ADC7502performanceAWG420+BPF+RC

ADC7502performAWG420+BPFnoRC

ADC7502performanceAWG420+BPFnoRC

ADC7502perfFront-EnddesignforADCtestMaraFront-EnddesignforADCtestMADC典型特征測試設置ADI高速高性能ADC典型測試設置ADC典型特征測試設置ADI高速高性能ADC典型測試設置Analoginput在進行高性能ADC測試時，由于信號發生器的諧波性能一般沒有ADC固有線性度好，目前市面上很難找到一款性能出色地信號發生器，所以一般做法是用濾波器來濾除信號發生器存在的諧波及雜散成分。TTEfilterAnaloginput在進行高性能ADC測試時，由于信號發Inputrange在采用Band-passfilter做濾波器時，在濾波器通帶外的信號會被衰減，包括DC。而單極性ADC的reference通常是0~VCCA,所以在濾波器后還需要CoupleDC(VCM)。AD726612bitSARADCinDC-CoupledDifferentialandSingle-EndedApplicationsInputrange在采用Band-passfilter單端信號轉差分信號采用放大器轉換采用變壓器轉換單端信號轉差分信號采用放大器轉換采用變壓器轉差分電路采用變壓器轉差分電路采用放大器轉換電路采用放大器轉換電路放大器和變壓器區別放大器是有源器件，而變壓器是無源器件。放大器和其它所有的有源器件一樣，消耗功率并且產生噪聲。變壓器不消耗功率并且產生的噪聲可以忽略不計。兩者都涉及到動態效應問題。放大器和變壓器區別放大器是有源器件，而變壓器是無源器件。為什么選擇放大器？放大器的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，因為變壓器是固有的交流（AC）器件。另外，如果需要，變壓器可以提供電流隔離。放大器提供增益比較容易，因為放大器的輸出阻抗實質上與增益無關。另一方面，變壓器的輸出阻抗與電壓增益呈平方關系增加——電壓增

益取決于匝數比。放大器在通帶范圍內提供平坦的響應，而沒有由于變壓器寄生交互作用引起的紋波。為什么選擇放大器？放大器的性能限制比變壓器少。放大器通常產生的噪聲有多大？讓我們考慮一個典型的放大器，例如ADA4937。如果設置增益G＝1，那么輸出的噪聲譜密度在高頻部分是6nV/√Hz，與此頻帶可比的采樣速率為80MSPS的AD9446－8

ADC的輸入噪聲譜密度是10nV/√Hz。這里的問題是，放大器的噪聲帶寬等于ADC的全帶寬（中心頻率位于500MHz），而ADC的噪聲又必須限制在第一奈奎斯特范區（40MHz）。在沒有濾波器的情況下，放大器的噪聲有效值是155μVrms，ADC的噪聲有效值是90μV。從理論上講，總系統的信噪比（SNR）降低了6dB。為了從實驗上證實這一點，用ADA4937驅動的AD9446-80測量的SNR結果是76dBFS,本底噪聲是－118dB(見圖1)。如果改用變壓器來驅動AD9446-80，測量SNR結果是82dBFS。因此用放大器驅動ADC使得SNR降低6dB。放大器通常產生的噪聲有多大？讓我們考慮一個典型的放大器，例如如何減少放大器的噪聲？為了提高ADC的信噪比，在放大器和ADC之間加了一個濾波器。如果使用的是一個100MHz的雙極點濾波器，放大器的總噪聲有效值變為71μV，使ADC的信噪比僅降低3dB。使用雙極點濾波器改善了圖1電路的SNR達到79dBFS，本底噪聲為－121dB，如圖2a所示。構建雙極點濾波器的方法是放大器的每個輸出引腳都串聯一個24Ω的電阻器和一個30nH的電感器并且差分連接一個47pF的電容器如何減少放大器的噪聲？為了提高ADC的信噪比，在放大器和AD在什么情況下需要使用變壓器？當信號的頻率很高而且ADC的輸入端不允許很大的附加噪聲時，變壓器具有超越放大器的最大性能優勢。在什么情況下需要使用變壓器？當信號的頻率很高而且ADC的輸入變壓器和放大器在增益方面有何不同？主要的區別在于ADC的輸入阻抗，它直接影響系統的帶寬。變壓器的輸入阻抗和輸出阻抗與匝數比的平方有關，而放大器的輸入阻抗和輸出阻抗與增益（G）根本無關。

例如，采用一個增益G=2的變壓器，并且變壓器的輸入阻抗為50Ω，輸出阻抗為200Ω。AD9246ADC有一個4pF的差分輸入電容，它與一個200Ω輸出阻抗的變壓器相連，會使ADC的-3dB帶寬范圍從650MHz降低到200MHz。為了提高ADC的性能和減少踢回噪聲(kickbacknoise)，通常需要外接一只串聯電阻和微分電容，這樣會進一步限制-3dB的帶寬，大概下降到100MHz。

如果使用一個低輸出阻抗的放大器，例如使用ADA4937，結果通常會提供低于5Ω的源阻抗。這樣每個ADC的輸入端可串聯一只25Ω限制瞬態電流的電阻器；這對于選用650MHz模擬輸入帶寬的AD9246，應該是合適的。

到目前為止，我們一直在圍繞-3dB帶寬進行討論。如果在單極點系統中需要增益起伏比較平坦，比方說0.5dB，那么需要將-3dB帶寬擴展大約3倍。對于0.1dB平坦度，需要將-3dB帶寬擴展6.5倍。如果需要0.5dB平坦度達到150MHz帶寬，那么它的-3dB帶寬必須大于450MHz。采用G=2的變壓器很難做到這一點，但是采用低輸出阻抗的放大器很容易實現。變壓器和放大器在增益方面有何不同？主要的區別在于ADC的輸入選擇變壓器還是放大器來驅動ADC時，要考慮哪些因素？我們可以把這些因素歸結為6個參數，如下表所示：選擇變壓器還是放大器來驅動ADC時，要考慮哪些因素？我們可以變壓器的重要特性是什么？變壓器有許多特性——例如電壓增益和阻抗比、帶寬和插入損耗、幅度和相位不平衡性，以及回波損耗。其它特性可能包括額定功率、配置類型（例如不平衡變壓器或變壓器）和中心點選項。使用變壓器進行設計并不總是一帆風順的。例如，變壓器的特性會隨著頻率變化，從而使變壓器模型復雜化。在ADC應用中開始變壓器建模的一個例子如圖6所示。每一個參數都取決于所選用的變壓器。如果變壓器生產商可提供變壓器的模型，建議你與他們聯系。變壓器的重要特性是什么？變壓器有許多特性——例如電壓增益和阻變壓器的重要特性是什么？變壓器特性包括：匝數比是次級電壓與初級電壓之比。電流比與匝數比成反比。阻抗比是匝數比的平方。信號增益正好等于匝數比。盡管電壓增益無噪聲，但是要考慮其它因素——后面將會討論到。

變壓器可以簡單地看作具有標稱增益的帶通濾波器。插入損耗是濾波器在規定頻率范圍內的損耗，雖然它是產品使用說明中最常見的測量技術指標，但還要考慮其它指標。

回波損耗是指從變壓器的初級端看次級端有效阻抗不匹配特性的一種度量。例如，如果變壓器的次級線圈與初級線圈的匝數比的平方是2:1，那么我們預期當次級端終止的阻抗為100Ω時，反射到初級端的阻抗是50Ω。然而，實際上不是嚴格符合這種關系；例如，反射到初級的阻抗會隨著頻率變化。一般地，隨著阻抗比率增加，回波損耗的變化程度也隨著增加。

幅度失衡和相失衡是變壓器的重要特性。當要求設計非常高的中頻時（高于100MHz），設計工程師可以通過這兩項技術指標預測非線性誤差的大小。隨著頻率的增高，變壓器的非線性誤差的也隨著增加，通常是相位失衡起主要影響作用，相位失衡會轉化為偶次諧波失真（主要是二次諧波）。變壓器的重要特性是什么？變壓器特性包括：選擇放大器時要考慮哪些重要參數？選用放大器代替變壓器的主要理由是為了獲得好的通帶平坦性。如果這項技術指標對你的設計方案來說很關鍵，那么放大器在規定頻率范圍內的波動會小一些，通常為±0.1dB。變壓器的頻率響應波動會小一些，當必須使用變壓器時要求“精細調整”，所以平坦性是一個問題。放大器的驅動能力是它的另一個優勢。變壓器不能驅動PCB板上很長的印制線。變壓器用來直接連接到ADC。如果系統要求把驅動器或耦合器安裝在遠離ADC處，或者另外一塊PCB板上，那么我們強烈推薦使用放大器。

直流耦合特性也是使用放大器的一個原因，因為變壓器是固有的交流耦合器件。如果直流頻段在應用中很重要，可選擇放大器，因為有些高頻放大器可以耦合一直到直流的頻率。可選的典型放大器包括AD8138和ADA4937。

放大器還可以提供動態隔離（大約為30dB～40dB的反向隔離）以抑制無緩沖ADC輸入端的瞬態電流產生的尖峰毛刺。

如果設計要求為ADC的模擬輸入提供寬帶增益，那么放大器會提供優于變壓器的匹配。另外要考慮帶寬與噪聲的折衷。如果采用的頻率高于150MHz，變壓器在保持SNR和SFDR方面會做得更好一些。然而，如果工作在第一奈奎斯特區或第二奈奎斯特區，那么變壓器或放大器都可以使用。選擇放大器時要考慮哪些重要參數？選用放大器代替變壓器的主要理ADIDriverAmplifiersforSARADCs

Single-EndADIDriverAmplifiersforSARADIDriverAmplifiersforSARADCs

DifferentialADIDriverAmplifiersforSARADIFront-EnddesignexampleReference輸入端加bufferReference通過電阻分壓提供VCM=REF/2ADC輸入端加bufferADC輸入端設計RC低通濾波ADIFront-EnddesignexampleReExample-AD7985Example-AD7985ExampleAD7944/AD7985/AD7986ExampleAD7944/AD7985/AD7986ExampleAD7944/AD7985/AD7986ExampleAD7944/AD7985/AD7986RCfilterdesign雙擊打開RCfilterdesign雙擊打開Example16bitpulSARAD7988-5Reference&VCM5V5VExample16bitpulSARAD7988-5Example16bitpulSARAD7988-5Offset=2.5VADCdrivesExample16bitpulSARAD7988-5ADA4841-1ADA4841-1/ADA4841-2是單位增益穩定、低噪聲、低失真、軌到軌輸出放大器，靜態電流最大值為1.5mA。這些放大器不僅功耗低，還提供2.1nV/Hz的低寬帶電壓噪聲性能和1.4pA/Hz的電流噪聲，100kHz時具有極佳的-105dBc無雜散動態范圍(SFDR)。為了在更低頻率下保持低噪聲環境，10Hz時放大器具有7nV/Hz和13pA/Hz的低1/f噪聲。ADA4841-1/ADA4841-2的輸出擺幅可達每供電軌的50mV以下，輸入共模電壓范圍擴展至負電源電壓，可以最小峰值驅動高達10pF的容性負載。它們提供有效支持最新16位至18位ADC所需的性能，是便攜式儀器儀表、高通道數、工業測量和醫療應用的理想選擇，適合驅動16位PulSARADCAD7685/AD7686。ADA4841-1ADA4841-1/ADA4841-2是Band-passfilteroutput5