使用AD8376 VGA驱动高IF交流耦合应用中的宽带宽ADC

　　电路功能与优势

　　图1所示电路采用双通道、数字可编程、超低失真、高输出线性度、可变增益放大器（VGA）AD8376和高速ADC，可提供高性能、高频采样。AD8376针对驱动高频IF采样ADC进行了优化。与ADI公司的AD9445或AD7246等高速ADC配合使用时，在100MSPS以上、最大增益条件下，它可提供出色的SFDR（无杂散动态范围）性能。

　　电路描述

　　该电路采用 AD8376 VGA，能够为 AD9445 等高速 ADC 提供可变增益、隔离和源阻抗匹配。利用该电路，当 AD8376 的增益为 20 dB（最大增益）时，在 100 MHz 时的 SFDR 性能可达到 86 dBc，如图 2 所示。

　　AD8376 VGA应通过宽带 1:1 传输线巴伦（或阻抗变压器）以差分方式驱动（来获得最佳性能），紧跟巴伦的是接两个 37.4 ?电阻，与AD8376 的 150 ?输入阻抗并联。这样就可实现与图 1所 示 50 ?源 阻 抗 的 宽 带 匹 配 。 AD8376 的 开 路 集电极输出通过两个 1 μH 电感偏置，并交流耦合至两个 82 ?负载电阻。这些 82 ? 负载电阻与串联端接的 ADC 阻抗并联，产生 150 ? 的差分负载阻抗，这是 AD8376 达到规定增益精度的推荐值。负载电阻通过 AD9445 交流耦合，以消除共模直流负载。借助 33 ? 串联电阻，可以改善 AD8376 与模数采样保持输入电路中存在的任何开关电流之间的隔离性能。

　　AD8376 的输出IP3（三阶交调截点）和本底噪声在 24 dB可用增益范围内基本保持稳定，这对于希望接收器增益改变时，瞬时动态范围保持不变的可变增益接收器而言是一个重要的优点。输出噪声密度的典型值约为 20 nV/√Hz，与 14 位至16 位灵敏度极限相当。AD8376 的双音IP3 性能典型值约为+50 dBm。因此，驱动 14 位、105 MSPS/125 MSPS模数转换器AD9445 时，在输入频率最高达 140 MHz条件下，SFDR性能优于 86 dBc。使用AD8376 时，有多种配置方式可供设计人员选择。开路集电极输出能够驱动多种不同负载。图 1显示了一个简化的宽带接口，其中AD8376驱动AD9445。AD9445 为 14 位、125 MSPS模数转换器，具有缓冲宽带输入，由此产生 2 k?||3 pF差分负载阻抗，要求具有 2 V峰峰值差分输入摆幅才能达到满量程。在图 1中，加入串联电感L（串联）可扩展系统的带宽，并具有响应平坦度。当L（串联）为 100 nH电感时，便可获得图 3 所示的宽带系统响应。在预失真接收器设计和仪器仪表等宽带应用中，宽带频率响应也是一个优势。但是，若针对较宽的模拟输入频率范围进行设计，由于高频噪声会混叠至目标奈奎斯特频率区域，因此级联SNR（信噪比）性能会有所下降。

　　常见变化

　　图 4 提供了另一种窄带方法。通过在 AD8376 与目标 ADC 之间设计一个窄带通抗混叠滤波器，目标奈奎斯特频率区域外的 AD8376 输出噪声得以衰减，有助于保持 ADC 的可用 SNR性能。

　　一般而言，若用一个恰当阶数的抗混叠滤波器时，SNR 性能会提高数个 dB。本例采用一个低损耗 1:3（阻抗比）输入变压器，使 AD8376 的 150 ? 平衡输入与 50 ? 不平衡源阻抗相匹配，从而将输入的插入损耗降至最低。

　　图 4 所示窄带电路针对驱动ADI公司一些颇受欢迎的无缓冲输入ADC进行了优化，如AD9246、AD9640和AD6655等。表1 列出了针对常用的IF采样中心频率，相关抗混叠滤波器元件的推荐值。电感L5 与片内ADC输入电容及C4 所提供电容的一部分并联，构成一个谐振电路。该谐振电路有助于确保ADC输入在目标中心频率条件下像个真实的电阻。

　　此外，在直流时电感 L5 会使 ADC 输入短路，从而将零引入传递函数。1 nF 交流耦合电容和 1 μH 偏置扼流圈会将更多零引入传递函数。最终的整体频率响应呈现出带通特性，有助于抑制目标奈奎斯特频率区域外的噪声。表 1 提供了一些初步建议值供原型设计使用。可能还需要考虑一些经验优化方法，帮助补偿实际的 PCB 寄生效应。