0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

使用射频全差分放大器提高射频采样ADC性能

德州仪器 来源:德州仪器 2024-11-12 11:45 次阅读

为了在无线通信系统中实现更高的数据速率以及在雷达中使用更窄的脉冲来解析近距离目标,对测试和测量仪器的性能和带宽提出了更高的要求。高带宽示波器射频数字转换器等射频(RF)测试和测量仪器可使用射频采样模数转换器ADC),对从直流到数千兆赫的信号同时进行数字化。

射频采样 ADC 取代混频器与窄带 ADC 的配置,降低了系统复杂性并提高了宽带测试和测量仪器、雷达和无线收发器的性能。

设计人员通常使用与无源平衡-非平衡变压器级联的单端增益块来驱动射频采样 ADC。不过,这种方法也有缺点,即限制了可实现的性能。在本文中,我们将讨论这些缺点,并说明射频全差分放大器(FDA)如何帮助您更大限度提高射频采样 ADC 的性能。

直流耦合射频采样 ADC

射频采样 ADC 接受差分输入,可抑制共模噪声和干扰并改善二阶失真。由于带宽较宽,系统设计人员使用基于变压器的无源平衡-非平衡变压器,将单端射频信号转换为差分信号,以此驱动射频采样 ADC。然而,无源平衡-非平衡变压器在低频侧的工作频率为几百千赫或几十兆赫,视其支持的带宽而定。因此,在测试和测量仪器中使用无源平衡-非平衡变压器驱动射频采样 ADC 会限制可数字化的最低频率。

直流耦合TRF1305射频 FDA 可利用直流到 6.5GHz 范围的可用大信号带宽来执行单端至差分转换,同时提供增益。图 1 展示了 TRF1305 射频 FDA 在直流耦合应用中驱动射频采样 ADC 的情况。射频采样 ADC 具有较窄的输入共模范围,超出此共模范围运行会降低 ADC 性能。得益于可采用单电源或灵活双电源并支持输出共模控制,TRF1305 的输出共模更容易与 ADC 的输入共模相匹配。这些功能使该放大器广泛用于直流耦合射频测试和测量仪器,例如高带宽示波器、任意波形发生器和射频数字转换器。

a5486d56-a035-11ef-93f3-92fbcf53809c.jpg

图 1:TRF1305 射频 FDA 直流耦合到射频采样 ADC

线性度更高

信号链中各元件的非线性会影响存在大干扰信号的情况下对小信号的检测。二阶非线性在窄带系统中无关紧要,因为产生的非线性在目标频带之外,并且通常会被滤除。不过,宽带系统并非如此。当输入信号带宽涵盖多个倍频程时,信号的二阶非线性会出现在频带内。例如,假设有一个射频采样 ADC 用于 0.5GHz 至 2GHz 的射频带宽。0.5GHz 信号的二阶非线性发生在该频率的两倍处,即 1GHz 位置。不过,这个二阶非线性小于 2GHz 的最大目标频率,由于无法将其滤除,因此必须将其尽可能降低。

射频采样 ADC 可以在其输入由平衡差分信号驱动时更大限度降低二阶非线性。宽带无源平衡-非平衡变压器的差分输出可能具有较差的增益和相位不平衡,会导致信号不平衡和 ADC 线性性能下降。用于在无源平衡-非平衡变压器之前放大信号的射频增益块采用单端运行方式,因此具有较差的二阶非线性。TRF1305 和TRF1208等射频 FDA 采用了反馈技术,有助于改善差分输出的增益和相位不平衡。这些放大器的差分特性确保了在提供信号放大功能的同时更大限度减少二阶失真,并增强整个系统的线性度。

保护 ADC 不受损坏

在许多测试和测量以及航空航天和国防系统中,用户输入是未知的。这些系统的核心射频 ADC 对高功率级别和过驱很敏感。这些 ADC 也往往具有高性能,通常是信号链中较为昂贵的元件之一。因此,务必谨慎设计信号链,确保上述元件不会损坏 ADC。按照设计,射频 FDA 在将射频采样 ADC 驱动到满量程时呈线性。

图 2 展示了 TRF1208 FDA 在发生 4GHz 连续波输入过载时对应的输出饱和电平。TRF1208 具有 16dB 的增益,其输出在 FDA 的输入功率约为 2dBm 时饱和至 3.6Vpp。因此,通过使用射频 FDA 来驱动 ADC,本身就会在输出削波导致过载期间限制功率。

a55b5ce0-a035-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

图 2:发生 4GHz 连续波输入过载时,

TRF1208 FDA 的差分输出钳位在 3.6Vpp

如图 3所示,在 FDA 和 ADC 之间设计一个衰减器垫可以限制 ADC 引脚上的电压摆幅,保护 ADC 不受损坏,简化系统设计注意事项,同时提供更多设计灵活性。

a56480f4-a035-11ef-93f3-92fbcf53809c.jpg

图 3:射频 FDA 的输出在过载时削波,

从而限制进入 ADC 的信号功率

结语

射频采样 ADC 的技术进步和实际运用可减少元件数量并减小电路板尺寸,从而简化射频测试和测量仪器的系统架构。专为 ADC 驱动应用定制的射频 FDA(例如 TRF1305)可以对直流到 6.5GHz 以上的信号进行单端至差分转换,进一步简化了系统架构。在接收信号链中配合使用宽带射频 FDA 和射频采样 ADC,可增强系统性能,同时减少元件数量,减小电路板尺寸,并降低系统成本。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 射频
    +关注

    关注

    104

    文章

    5539

    浏览量

    167484
  • adc
    adc
    +关注

    关注

    98

    文章

    6408

    浏览量

    543862
  • 差分放大器
    +关注

    关注

    8

    文章

    441

    浏览量

    52066
  • 模数转换器
    +关注

    关注

    26

    文章

    3113

    浏览量

    126706

原文标题:技术干货|射频全差分放大器(FDA)如何增强测试系统?射频采样模数转换器(ADC)来帮忙!

文章出处:【微信号:tisemi,微信公众号:德州仪器】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    2.5.1 差分放大器及失真#放大器

    放大器差分放大器差分放大器模拟与射频
    EE_Voky
    发布于 :2022年08月16日 10:19:31

    提高射频信号发生器性能之实用小技巧

    USB功率计的方法,对平坦度和精度进行补偿。4、通过外接功率放大器提高射频信号发生器的最大输出电平一般来说,经济型信号发生器的最大输出电平通常不会大于20dBm,如果你想得到更大的信号功率,外接功率放大器
    发表于 09-03 11:20

    如何提高射频功率放大器效率?

    如何提高射频功率放大器效率?RF CMOS PA与GaAs PA的区别是什么?
    发表于 04-08 06:05

    如何使用有源匹配电路改善宽带差分放大器的噪声性能

    如何使用差分放大器实现单端至差分转换?如何使用有源匹配电路改善宽带差分放大器的噪声性能
    发表于 04-13 06:40

    怎样去设计射频电路?提高射频电路性能的措施有哪些?

    怎样去设计射频电路?提高射频电路性能的措施有哪些?如何对射频电路性能进行测试?
    发表于 05-12 07:12

    采用8GHz直流耦合差分放大器的RF采样4GSPS ADC参考设计

    GSPS 模数转换器 (ADC) 并具有一个 8GHz 直流耦合差动放大器前端。放大器前端提供信号增益并允许采集下行到直流的信号,而平衡-非平衡变压器耦合输入则做不到这一点。特性2
    发表于 09-21 07:40

    差分放大器和单端转差分放大器的主要区别是什么?

    在\"ADC 驱动器\"这个品类下分了\"差分放大器\"和\"单端转差分放大器\",这两者的主要区别是什么?
    发表于 11-14 06:30

    差分放大器驱动高速ADC的电路

    差分放大器驱动高速ADC的电路 目前,用来驱动ADC的方案有两种,第一种是使用变压器,第二种则是差分放大器, 新型的差分放大器
    发表于 03-22 15:48 2395次阅读
    <b class='flag-5'>差分放大器</b>驱动高速<b class='flag-5'>ADC</b>的电路

    如何保护射频采样ADC的输入?

    任何高性能ADC,尤其是射频采样ADC,输入或前端的设计对于实现所需的系统级性能而言很关键。很多
    发表于 11-22 17:46 1171次阅读
    如何保护<b class='flag-5'>射频</b><b class='flag-5'>采样</b><b class='flag-5'>ADC</b>的输入?

    差分放大器性能分析与失真解决方案

    2.4.1 差分放大器及失真
    的头像 发表于 04-12 06:07 5263次阅读
    <b class='flag-5'>全</b><b class='flag-5'>差分放大器</b>的<b class='flag-5'>性能</b>分析与失真解决方案

    如何保护射频采样ADC的输入

    任何高性能ADC,尤其是射频采样ADC,输入或前端的设计对于实现所需的系统级性能而言很关键。很多
    发表于 09-29 10:44 0次下载
    如何保护<b class='flag-5'>射频</b><b class='flag-5'>采样</b><b class='flag-5'>ADC</b>的输入

    差分放大器AD8350的特点优势及应用范围

    AD8350系列为高性能差分放大器,适用于最高1000 MHz的射频和中频电路。该放大器在250 MHz时具有出色的5.9 dB噪声系数。
    发表于 02-24 09:59 2300次阅读
    <b class='flag-5'>全</b><b class='flag-5'>差分放大器</b>AD8350的特点优势及应用范围

    AD8476:低功耗、单位增益、差分放大器ADC驱动器

    AD8476:低功耗、单位增益、差分放大器ADC驱动器
    发表于 03-19 04:26 4次下载
    AD8476:低功耗、单位增益、<b class='flag-5'>全</b><b class='flag-5'>差分放大器</b>和<b class='flag-5'>ADC</b>驱动器

    LTC6400-20 - 1GHz 和 2GHz 差分放大器实现了高速 ADC 性能

    LTC6400-20 - 1GHz 和 2GHz 差分放大器实现了高速 ADC 性能
    发表于 03-20 15:03 0次下载
    LTC6400-20 - 1GHz 和 2GHz <b class='flag-5'>全</b><b class='flag-5'>差分放大器</b>实现了高速 <b class='flag-5'>ADC</b> <b class='flag-5'>性能</b>

    差分放大器的评估

    差分放大器在高速信号处理中使用很广,本篇将介绍差分放大器与通用放大器的区别,以及通过LTspice仿真
    的头像 发表于 02-22 10:49 1547次阅读
    <b class='flag-5'>全</b><b class='flag-5'>差分放大器</b>的评估