當模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的模擬輸入被驅(qū)動至額定滿量程輸入電壓時，ADC提供最佳性能。但在許多應(yīng)用中，最大可用信號與額定電壓不同，可能需要調(diào)整。用于滿足這一要求的器件之一是可變增益放大器(VGA)。了解VGA如何影響ADC的性能，將有助于優(yōu)化整個信號鏈的性能。
本文分析一個采用雙通道16位、125/105/80 MSPS、流水線ADCAD9268和超低失真中頻VGAAD8375 的電路中的噪聲。信號鏈包括一個VGA(在+6 dB增益設(shè)置下使用)、一個五階巴特沃茲低通濾波器(–3 dB滾降頻率為100 MHz)和ADC。本文將給出放大器和濾波器的噪聲計算，因為這些噪聲決定ADC在目標頻段內(nèi)的動態(tài)性能。
問題
許多采用高速ADC的實際應(yīng)用都需要某種驅(qū)動器、放大器或增益模塊，用以將輸入信號縮放到滿量程模擬輸入范圍1 ，確保獲得最佳 信噪比 (SNR)和無雜散動態(tài)范圍(SFDR)。此外，差分放大器也可以將單端信號轉(zhuǎn)換為差分信號來驅(qū)動ADC。這些器件都是有源器件，因而會增加ADC前端的噪聲。此噪聲在工作帶寬內(nèi)的積分會降低轉(zhuǎn)換性能。
針對具體應(yīng)用，適當ADC的選擇取決于許多因素，包括：
模擬輸入范圍
輸入頻率/帶寬
所需分辨率/SNR
所需SFDR
某些應(yīng)用同時要求高動態(tài)范圍和高分辨率。AD9268在70 MHz中頻提供78.2 dBFS(dB相對于滿量程)的SNR和88 dBc的SFDR，非常適合此類應(yīng)用。
在系統(tǒng)層面，ADC前端可以使用放大器、變壓器或巴倫，但使用放大器的實現(xiàn)方案最為常見。使用放大器的原因可以是下面的一條或幾條：
為輸入信號提供增益以提高ADC分辨率。
緩沖或變換輸入源與ADC之間的阻抗。
將單端輸入信號轉(zhuǎn)換為差分輸出信號。
AD8375 VGA可以用來將單端信號轉(zhuǎn)換為差分信號，同時它能在不同增益設(shè)置下保持高線性度和一致的噪聲性能。這些特性使它成為在較高中頻下驅(qū)動ADC的上好選擇。糟糕的是，信號鏈中的有源器件(即放大器)，可能會限制ADC的性能。
示例
圖1給出了噪聲計算所用的電路拓撲結(jié)構(gòu)。AD8375具有高阻抗差分輸出(16 kΩ||0.8 pF)。放大器通過一個五階低通抗混疊濾波器(AAF)與ADC接口，該AAF具有100 MHz帶寬和150 Ω輸入/輸出阻抗。圖1所示電路的頻率響應(yīng)如圖2所示。
性能
系統(tǒng)設(shè)計師不會期望驅(qū)動ADC輸入端的放大器降低系統(tǒng)的總體動態(tài)性能，但針對某一應(yīng)用選擇的驅(qū)動器和ADC組合，并不意味著它能在另一應(yīng)用中提供同樣出色的性能。利用本文所述技術(shù)，系統(tǒng)工程師可以在選擇放大器之前估計預(yù)期的性能。
