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高速ADC的共模輸入範圍設置

上網時間: 2005年06月10日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:ADC  共模輸入範圍  共模輸入範圍設置  高速ADC  無雜散動態範圍 

輸入共模電壓範圍(Vcm)對於包含了基頻採樣和高速ADC的通訊設備非常重要,本文根據一個實用的電路設計闡述了如何設置高速ADC MAX1196的共模輸入範圍

輸入共模電壓範圍(Vcm)對於包含了基頻採樣和高速ADC的通訊設備非常重要,尤其是對於那些採用直流耦合輸入的單電源、低電壓供電電路。對於單電源供電電路,饋送到放大器和ADC的輸入訊號應該偏置到Vcm範圍以內的直流電平上,能夠消除放大器和ADC性能指標的一大屏障,它們不必在0V保持低失真和線性度。

直接下變頻結構的無線通訊接收機通常採用差分、直流耦合方式連接到ADC,這種電路帶有一個RF正交解調器和雙基頻ADC的零中頻(ZIF)電路。ZIF電路省去了多級IF下變頻器和SAW濾波器,因而受到了普遍歡迎。考慮到以下原因,ZIF結構採用直流耦合方式:它們接收的同相(I)和正交(Q)基頻數據資訊的頻寬擴展到了直流附近。另外,採用直流耦合還可以省去隔直電容,消除電容放電引起的上電延遲。

從下面的因素可以看出Vcm的重要性:


1. 電源電壓(VDD)是變化的,提供給ADC的RF正交解調器輸出訊號具有很寬的共模電壓範圍。


2. 輸入共模電壓超出了ADC的Vcm範圍,將會產生諧波失真從而降低動態範圍。合適的Vcm直流偏置有助於優化放大器和ADC的線性度、減小失真、降低誤碼率(BER)。

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圖:高速ADC(U1)利用其COM輸出來設
置準確的共模電平。

如圖所示的電路中,U1簡化了射頻前端、放大器和ADC之間的直流耦合、差分類比介面。電路中使用了一片雙路8位元、40Msps ADC(U1)和兩個四重單電源供電寬頻放大器(U2-U3),能在RF正交調變器(一個差分、直流耦合的訊號源)和高速ADC間的類比介面提供廣闊的輸入共模電壓。ADC具有足夠高的訊號噪音+失真比(SINAD)和無雜散動態範圍(SFDR),用於寬頻為3.84MHz的QPSK通訊鏈路的檢波。注意合理選擇U2和U3的SFDR和輸入共模範圍。單電源3V供電時,U1的功耗是90mW。

U1的共模輸出端(COM,引腳1)、REFIN(引腳46)和REFOUT(引腳45)簡化了Vcm的轉換。COM提供VDD/2的直流輸出,在VDD產生變化時也能夠與U1的輸入共模範圍保持一致。REFIN和REFOUT透過分壓電阻R23-R24設置ADC的滿量程範圍,最佳化輸入放大器的SFDR和ADC的動態範圍。

U2和U3配置成直流耦合、差分輸入和輸出,具有15dB增益,給ADC提供1Vp-p的滿量程輸入。為了保証接收機的動態範圍要求,U2/U3放大器的SFDR需要比ADC的48.7dB SINAD改善10dB。U1的滿量程電壓由R23和R24設置:

FS=R24/(R23+R24)×REFOUT


其中:REFOUT=2.048V

COM電壓(U1的引腳1)等於VDD/2,或者是1.5V(VDD=3V)。這個電壓也等於U1的共模輸入範圍Vcm。所以,VDD隨溫度和電源電壓變化時,COM電壓和Vcm可以互相追蹤,保持一致。COM引腳可以供出5mA電流,可根據系統需要設置其它電路的直流電平。當ADC關斷時,內部COM緩衝器也關斷,所以用它設置電平比電阻分壓器更省電。

圖中電路的典型應用是WCDMA接收機,每路ADC的輸入是晶片速率3.84Mcps的一半,如果U1的採樣速率是晶片速率的四倍(Fclk=15.36MHz)將會簡化抗混疊濾波器的設計,鏡頻將達到13.44MHz和17.28MHz(FI=Fs(Fa)。其次,過採樣還可獲得6dB的處理增益:SNR=10log(Fs/2BW)。

U1的數位輸出由OVDD=+1.8V決定,有助於降低功耗。+1.8V匯流排減小了數位訊號的擺幅,因而降低了功耗:P=CV2F(8位元匯流排的每一條),U1的數位輸出是再使用的,允許單一8位元匯流排連接兩路8位元ADC。再使用匯流排可以減少引腳數量,節省電路板面積,降低數位ASIC的成本,並提高系統的可靠性。

還可以選擇其它晶片:MAX1185─雙路、10位元ADC,與MAX1196引腳相容,都是7×7mm 48引腳TQFP封裝。MAX1192是超低功耗、更小封裝的雙路、8位元ADC,功耗為25mW/3V,封裝是5×5mm、28引腳薄型QFN。

作者:Damian Anzaldo


Hung Do


Email: dramxim@cs.com


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