为高速模数转换选择优秀的缓冲放大器

ADC的满量程正弦信号，利用一个高精度DAC和频谱分析仪测试ADC的输出，并且比较输出信号的最大基波成分与最大失真信号的电平。需要注意DAC的动态范围一定要远远高于ADC的动态范围，否则DAC的动态范围会制约ADC SFDR指标的测试。目前，高速ADC的SFDR指标可以达到80到90dBc，通过给ADC输入一个单音或双音信号可以测得该项指标。对于双音信号的性能分析，双音信号可以在共同中频中心频率两侧选择，频率间隔1MHz，比如对于140MHz的中频，双音频点选择为139.5MHz和140.5MHz。

包括ADC在内的接收灵敏度是噪声的函数，而噪声电平本身又是带宽的函数。降低噪声可以提高接收机的灵敏度。而有些噪声是不可避免的，如热噪声。ADC的背景噪声由热噪声和量化噪声决定，这些噪声限制了ADC的灵敏度。量化噪声本质上讲是模数转换器的LSB的不确定性。一般来说，ADC的背景噪声就是所允许的最低输入信号。作为接收机，不仅仅通过SFDR来表现ADC的特性，满量程噪声比和信噪比(SNR)也很重要，ADC的最大SNR是其分辨率的函数:

SNR = (1.76 + 6.02b) dB

实际上，它是满量程模拟输入的均方根与量化噪声均方值的比。将ADC的采样速率增加一倍，噪声将分布到两倍于前期带宽的频段内，有效噪声系数会降低3dB。确定ADC的SNR的最好方法是用一个精确的接收机和经过校准的噪声源进行测量，测量须考虑时钟抖动和其它噪声源，从而获得实际的SNR值。

总谐波失真(THD)是在信号傅立叶频谱上的所有谐波的均方根之和，前三项谐波集中了绝大部分的信号能量，对于通信系统来说，THD通常比静态下的直流线性度更重要。大多数厂商给出的器件参数中包含了前4次，甚至前9次谐波的数据。

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MAX12599是一款Maxim推出的新型ADC，它在单一芯片上集成了2路14位ADC，每路ADC的采样速率可以达到96Msps，可以采集中频和基带信号。这款双通道ADC具有内部采样/保持放大器和差分输入，对于175MHz的输入，它可以获得79.8dBc的SFDR、71.9dB的典型信噪比和70.9dB的信噪失真比(SINAD)(图1)，总谐波失真为-77.9dBc。这款ADC工作在3.3V，仅消耗980mW的模拟电源功耗。

图1：MAX12559在96MHz时钟频率、-1dBFS输入时,SNR和SINAD与输入频率的对应关系曲线。

灵活的基准架构允许器件采用内置2.048V带隙基准或外部基准，并且允许两个ADC共用同一基准。可利用基准电路在±0.35V到±1.15V范围内调整满量程输入，MAX12599支持单端或差分时钟输入，用户可选择2分频和4分频模式，简化了时钟源的选择。

缓冲器的选择

在为MAX12559或类似的在现代通信接收机中的高速ADC选择缓冲放大器时，需要考虑一个因素。理想情况下，缓冲放大器需要具有与ADC相同的带宽或更宽的带宽，MAX12559的带宽是750MHz，至少需要满足被采样信号的带宽要求。ADC缓冲放大器一般按照频域特性定义指标，而普通的运算放大器规定建立时间和摆率指标。无论缓冲放大器如何定义指标，它必须具备ADC输入所需要的瞬态响应能力，使输入波形的削波或失真不会大于ADC的1LSB。

在接收机前端，缓冲放大器的噪声系数也有影响，但不占主导地位。在信号链路中，第一级放大器对接收机噪声系数影响最大，通常，具有最低噪声系数的放大器放在信号链路的最前端。因此，低噪声系数的缓冲放大器有助于改善整个接收机的噪声系数指标，但对缓冲器的噪声系数要求不像第一级放大器那样严格。如果接收机第一级低噪声放大器具有2dB或更低的噪声系数，对于缓冲放大器来说，6dB到7dB的噪声系数将会对接收机链路产生最小的影响。

缓冲放大器应该提供足够的增益，以确保送到ADC的信号接近于满量程输入电压，同时，还要很好地控制频率响应特性，增益平坦度应该保持在ADC的一个LSB之内。对于高分辨率(14位或更高)ADC，要求缓冲放大器在整个有效带宽内具有±0.5dB的增益平坦度。缓冲放大器应该按照输出电压和截点指标提供良好的线性度，例如缓冲放大器必须至少提供和ADC的输入要求一致出输出，线性度应优于ADC的线性度，以避免降低ADC的SFDR指标。

考虑缓冲放大器和ADC相位误差对杂散特性的影响时，可以由下式计算：

SFDR System = -20log{10exp[(-SFDR ADC)/20] + 10exp[(-SFDR Buffer)/20]} (dBc)

缓冲放大器的源阻抗要足够低，以保证与ADC输入阻抗的隔离，并为ADC输入驱动提供足够的功率。为了避免额外的转换误差，还要求缓冲器的高频输出阻抗尽可能低，总之，缓冲放大器的输出阻抗会对ADC的交流特性，特别是总的谐波失真(THD)产生直接影响。

对于开关电容ADC，转换器可能会在每次转换结束时吸收少量输入电流。采用这类ADC时，缓冲