VGA放大器噪声对高速ADC信号链性能的影响及噪声计算

本文主要探讨了ADC信号链中放大器噪声对总噪声的贡献，特别是在采用高性能ADC AD9268和超低失真中频VGA AD8375的电路设计中。在许多实际应用中，如高速数据采集和通信系统，为了优化信号质量和动态范围，需要通过VGA来调整模拟输入信号到ADC的额定电压范围。 放大器噪声是ADC前端的关键影响因素，因为它们作为有源组件引入额外的热噪声和1/f噪声，这些都会影响信噪比(SNR)和无杂散动态范围(SFDR)。在本文的电路示例中，AD8375 VGA不仅提供了增益调节，还能够将单端信号转换为差分信号，这对于减少单端输入噪声并改善ADC的线性性能至关重要。 计算噪声密度时，首先要考虑的是放大器本身的噪声，这包括输入失调噪声、热噪声以及可能的1/f噪声。输入失调噪声是静态偏移的随机变化，而热噪声则是由于晶体管内部的电子运动引起的。此外，放大器的增益变化也会影响噪声，因为噪声随着增益的增加而线性放大。 在AD8375与AD9268之间的信号链中，五阶巴特沃兹低通滤波器起到了抗混叠滤波器的作用，其–3dB滚降频率为100MHz，旨在减小高频噪声，进一步优化信号质量。然而，滤波器的引入也会引入一些额外的噪声，如滤波器噪声和反射噪声。 总的噪声贡献可以通过噪声系数NF来量化，它表示放大器增益与噪声增量的关系。NF的计算涉及到放大器各部分噪声参数的组合，包括电源噪声、输入噪声和输出噪声等。通过测量并计算出这些噪声参数，可以确定噪声对总信号质量的影响。 在选择ADC时，除了考虑SNR、SFDR和模拟输入范围外，还需要评估信号链的整体噪声性能。例如，AD9268虽然在70MHz中频下提供较高的SNR和SFDR，但如果前端放大器的噪声过大，这些优势可能会被削弱。因此，优化整个信号链的设计和选择合适的器件对于最大化ADC性能至关重要。 总结来说，本文深入剖析了ADC信号链中放大器噪声对总噪声的影响，并通过具体实例展示了如何通过选择合适的VGA和滤波器来控制噪声，以达到最佳的信号质量和动态范围。这对于系统设计师来说，是一项关键的工程实践，需要综合考虑多种因素以确保系统的性能指标。