设计高性价比ADC前端电路的五大步骤

本文主要介绍了ADC前端电路设计的五个关键步骤，旨在帮助工程师在高中频系统中优化模数转换器的性能。文章作者是Rob Reeder，来自美国模拟器件公司，他强调了理解系统需求、确定ADC输入阻抗、评估ADC基本性能、选择合适的变压器和无源元件以及进行基准测试的重要性。 1. **了解系统和设计要求**：设计的起点是明确系统的需求，如采样率、信号带宽、中心频率、信噪比(SNR)和功率预算。例如，文中提到的一个应用要求采样率为61.44Msps，20MHz带宽（100-120MHz）的输入信号，SNR高于72dB，以及每个通道功耗低于500mW。这样的需求可以指导选择合适的ADC型号，如ADI的AD9246，它满足这些性能指标。 2. **确定ADC的输入阻抗**：ADC的输入阻抗不是恒定的，会随着模拟输入频率的变化而变化。对于AD9246这类无缓冲或开关电容型ADC，需要参考其数据表来获取特定频率下的输入阻抗。例如，在110MHz跟踪模式下，ADC的输入阻抗表现为6.9kΩ的差分电阻与一个并联的电容。 3. **确定ADC的基本性能**：包括ADC的分辨率、采样速率、动态范围、失真等参数。在本文示例中，选择了14位、80Msps的AD9246，因其宽带宽和低功耗特性适合高频应用。 4. **选择变压器及与负载匹配的无源元件**：对于窄带信号，如110MHz IF信号，可以使用谐振匹配技术，可能需要额外的电感或铁氧体磁珠来补偿寄生电容。若信号在基带，简单的RC网络可构建低通滤波器。 5. **对设计进行基准测试**：最后一步是通过实验验证设计，确保达到预期的性能。这涉及对整个前端电路进行测试，包括ADC的线性度、噪声性能、带宽限制以及与系统的整体兼容性。 设计ADC前端电路时，还需要考虑其他因素，如电源抑制比(PSRR)、共模抑制比(CMRR)、热噪声和电磁兼容性(EMC)。每个步骤都是相互关联的，正确执行这些步骤能够确保ADC前端在实际应用中表现出色，同时减少不必要的设计迭代。通过这种方法，即使在复杂和要求苛刻的系统中，也能实现高效的信号数字化。