两款新器件重塑信号发生器

图4. ADA4870 驱动16 Ω（增益= 10）时的基本连接

为优化输出信号摆幅，我们将ADA4870 的增益倍数配置为10，因此，所需输入幅度为1.6 V。ADA4870 有一个单端输入，AD8338有一个差分输出，因此，AD8130 差分接收放大器及其270 MHz增益带宽积和1090 V/μs 压摆率可同时提供差分至单端转换和所需增益。AD8338 的输出限制为±1.0 V，因此，AD8130 必须提供1.6 V/V 的中间增益。组合起来时，三个器件形成一个完整的信号发生器输出级。

图5. 信号发生器输出级

完成整个设计还需要最后两个步骤：配置输入网络以实现最大输入信号和抗混叠，设计输出网络以实现阻抗转换。

AD8338 输入网络
对于该设计，差分输出幅度为±1.0 V。在工厂默认设置、内部500 Ω电阻和最大增益条件下，输入幅度一定是100 μV。通过向直接输入引脚增加电阻，设计师可以调节该要求。由输入电阻决定的增益范围为：

在各输入端使用40.2 kΩ 的电阻，可以在噪声功率与输入衰减之间 实现良好平衡。当V_GAIN = 1.1 V（最大增益）时，增益为：

此时，差分输入只需为21 mV。

当V_GAIN = 0.1 V 时，增益为：

对于相同的21 mV 输入，输出约为100 μV。

考虑AD8130 和ADA4870 的总增益，约为24.1 dB，ADA4870 的输出幅度范围为1.6 mV 至16 V。在阻性焊盘和自动变压器之后，输出端的电压将在2 mV 到20 V 之间。

把AD8338 连接至DDS 等器件，要求考虑抗混叠和输入衰减。例如，差分输出AD9834C DDS 要求200 Ω 电阻接地，以实现正确的摆幅。每个输出只会产生一半的正弦波信号，如图6 所示。

每个输出峰值为0.6 V，使得有效输入为±0.6 V，所需衰减为26 dB。在使用200 Ω 电阻时，通过构建简单的电阻分压器，可以轻松实现衰减。由于信号摆幅并不统一，因此，信号峰值应该会达到预期衰减值。

图6. 9834C IIOUT 和IIOUT的输出摆幅。未显示混叠伪像

使用标准的6.98 Ω 和191 Ω 电阻值，结果会产生0.7%的误差。

最后，需要一定的抗混叠处理。在75-MSPS 采样速率下，奈奎斯特速率输出为37.5 MHz，超过了该设计的20 MHz 带宽。将抗混叠极点设为20 MHz，则所需电容为：

这是一个标准值，因此，完整的输入网络如图7 所示：

图7. DDS + 衰减和滤波器网络 + AD8338

构建该级并进行测量。总体变化在±0.6 dB 之内，如图8 所示。

图8. AD8338 配置的计算所得增益和实测增益

ADA4870 输出级
在单端输出由AD8130 提供的情况下，ADA4870 将执行最终10倍增益。设置该增益需要两个电阻，无外部补偿情况下，该级很稳定。未完成的唯一工作是调整输出网络，以满足应用需求。有三种通用实现方案：

1. 1. 从放大器直接输出至50 Ω
2. 2. 填充自动变压器输出至50 Ω
3. 3. 未填充自动变压器输出至50 Ω

对于直接输出，放大器输出直接连接输出连接器，无需用任何网络来转换源，如图9 所示。这种方法是真直流连接源的完美选择，虽然不能发挥出器件的全部潜力，但仍然比典型信号发生器的10 V输出幅度要好得多。在这种情况下，最大峰值功率为5.12 W。

图9. 直接输出驱动连接

对于焊盘式设计，16 Ω 负载在一个8 Ω 的串联焊盘与经滤波处理的1.5:1 自动变压器之间分配，如图10 所示。在该模式下，由于设计具有低阻抗特性，因此，设计师使用的电感值可以比用于50 Ω设计的电感小6.25 倍。低通滤波器和自动变压器把8 Ω 有效源阻抗转换成匹配良好的50 Ω 负载。这种设计方法的总峰值输出功率为8 W，最适合需要50 Ω 匹配源的应用，在这类应用中，反射可能成为一个问题，比如，传输线路较长时。

图10.焊盘式输出设计的ADA4870 连接
在目标频段内，对于任何反射， 输入阻抗均表现为50 Ω

最后一个选项，也可能是信号发生器最有用的选项，不使用8 Ω焊盘，而且输出功率提高了一倍。我们仍然建议使用LC 阶梯式滤波器，如图11 所示，但阶梯值比用于50 Ω 系统（设计的标称阻抗为16 Ω）的值小3.125 倍。在这种情况下，自动变压器使用的匝数比为0.