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1、剖析：ADC设计全接触问：放大器和变压器根本区别是什么？答：放大器是有源器件，而变压器是无源器件。放大器和其它所有的有源器件一样，消耗功率并且产生噪声；变压器不消耗功率并且产生的噪声可以忽略不计。两者都涉及到动态效应问题。问：为什么选择放大器？答：放大器的性能限制比变压器少。如果必须保持直流（DC）电平，就必须使用放大器，因为变压器是固有的交流（AC）器件。另外，如果需要，变压器可以提供电流隔离。放大器提供增益比较容易，因为放大器的输出阻抗实质上与增益无关。另一方面，变压器的输出阻抗与电压增益呈平方关系增加一一电压增益取决于匝数比。放大器在通带范围内提供平坦的响应，而没有由于变压器
2、寄生交互作用引起的纹波。问：放大器通常产生的噪声有多大？如何减少这些噪声？答：让我们考虑一个典型的放大器，例如ADA49371,如果设置增益G=l,那么输出的噪声谱密度在高频部分是6nV/VHz,与此频带可比的采样速率为80MSPS的AD9446-82ADC的输入噪声谱密度是10nV/VHZo这里的问题是，放大器的噪声带宽等于ADC的全带宽（中心频率位于500MHz）,而ADC的噪声又必须限制在第一奈奎斯特范区（40MHz）。在没有滤波器的情况下，放大器的噪声有效值是155uVrms,ADC的噪声有效值是90uVo从理论上讲，总系统的信噪比（SNR）降低了6dB。为了从实验上证实这
3、一点，用ADA4937驱动的AD9446-80测量的SNR结果是76dBFS,本底噪声是一118dB（见图l）o如果改用变压器来驱动AD9446-80,测量SNR结果是82dBFS。因此用放大器驱动ADC可将SNR降低6dBo图1.使用没有噪声滤波器的ADA4937放大器驱动80MSPS采样速率的AD9446-80ADC为了提高ADC的信噪比，在放大器和ADC之间加了一个滤波器。如果使用的是一个100MHz的双极点滤波器，放大器的总噪声有效值变为71UV,使ADC的信噪比仅降低3dBo使用双极点滤波器改善了图1电路的SNR达到79dBFS,本底噪声为一121dB,如图2a所示。构建
4、双极点滤波器的方法是放大器的每个输出引脚都串联一个24?的电阻器和一个30nH的电感器并且差分连接一个47pF的电容器（见图2b）o图2a.使用在外接100MHz噪声滤波器的ADA4937放大器驱动AD9446-80ADC图2b.使用外接双极点噪声滤波器的ADA4937放大器驱动AD9446-80ADC原理图问：高速放大器和ADC在功耗方面有何不同？答：这要看使用的放大器和ADC。具有相似功耗的两种典型放大器，AD83523在5V电压下的电源电流是37mA（185mW）,ADA4937在5V电压下的电源电流是40mA（200mW）。如果使用3.3V电源供电，它们的功耗都可以降低三分
5、之一，同时会稍微降低它们的一些性能。ADC的功耗差异性较大，这取决于它们的分辨率和采样速率。16bit,80MSPS的AD9446-80功耗为2.4W,14bit,125MSPS的AD9246-1254功耗为415mW,12bit,20MSPS的AD9235-205功耗仅为95mWo问：在什么情况下需要使用变压器呢？答：当信号的频率很高而且ADC的输入端不允许很大的附加噪声时，变压器具有超越放大器的最大性能优势。问：变压器和放大器在增益方面有何不同？答:主要的区别在于ADC的输入阻抗，它直接影响系统的带宽。变压器的输入阻抗和输出阻抗与匝数比的平方有关，而放大器的输入阻抗和输岀阻抗与
6、增益(G)根本无关无关。例如，采用一个增益G=2的变压器，并且变压器的输入阻抗为50?,输出阻抗为200?。AD9246ADC有一个4pF的羌分输入电容,它与一个200?输出阻抗的变压器相连，会使ADC的・3dB带宽范围从650MHz降低到200MHz。为了提高ADC的性能和减少踢回噪声(kickbacknoise),通常需要外接一只串联电阻和微分电容，这样会进一步限制dB的带宽，大概下降到100MHZo如果使用一个低输出阻抗的放大器，例如使用ADA4937,结果通常会提供低于5?的源阻抗。这样每个ADC的输入端可串联一只25?限制瞬态电流的电阻器；这对于选用650MHz模拟输入带
7、宽的AD9246,应该是合适的。到目前为止，我们一直在围绕・3dB带宽进行讨论。如果在单极点系统中需要增益起伏比较平坦，比方说0・5dB,那么需要将・3dB带宽扩展大约3倍。对于O.ldB平坦度，需要将・3dB带宽扩展6.5倍。如果需要0・5dB平坦度达到150MHz带宽，那么它的・3dB带宽必须大于450MHZo采用G=2的变压器很难做到这一点，但是采用低输出阻抗的放大器很容易实现。问：在究竟选择变压器还是放大器来驱动ADC时，要考虑哪些因素呢？答：我们可以把这些因
