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全差分驱动器释放高速ADC性能潜力

凌力尔特公司产品市场经理 Brian Black



对于采用高速ADC的设计师来说,一个比较大的挑战就是找到适合驱动这些ADC的放大器。ADC驱动器的选择一直有限。RF放大器一般是单端、较大并消耗大量功率的,而且需要5V至12V的电源;全差分放大器虽已开发出来,但是很多这类放大器是为窄输入信号带宽而优化的,需要较高电压的电源,限制了ADC的速度、噪声或失真性能。凌力尔特公司提供的一个新的放大器系列,在这些问题上有较大的改善,同时还可以简化高频电路板设计。


高速度+高性能+低功率

LTC6400-20和LTC6401-20是全差分高速放大器系列的头两款产品,这个系列的放大器用单一3V或3.3V电源实现了良好的性能。这两款器件都有固定的20dB内部增益,它们采用先进的双极型互补硅锗(SiGe)工艺制造,这种工艺带来了有益的电学特性,如更高的迁移率和对基区宽度更精确的控制。

LTC6400-20具有1.8GHz的?3dB带宽和4500V/μS的转换率,仅消耗大约80mA电流。与LTC6400-20相比,LTC6401-20以1/2的功率实现了大约2/3的速度。图1显示了就2Vpp输出信号而言,LTC6400-20在整个频率范围内的互调失真性能。ADC驱动器的另一个关键性能要求是低噪声。LTC6400基于差分运算放大器,具有非常低的输入噪声密度。

图1 LTC6400三阶互调失真(略)


智能化集成

图2显示了LTC6400的方框图。在设计LTC6400-20和LTC6401-20时考虑了易用性,除了放大器,还集成了其它几项功能:如增益设置电阻、输出信号滤波和输出共模电路,这些都放入了3mm x 3mm 16引线 QFN封装中。这样集成具有几个优点:

图2 LTC6400方框图(略)

1 .外部组件数减少了,这也意味着更小的占板面积和更少的设计难题。

2.通过集成高度匹配的增益设置电阻,实现了精确的增益,提高了稳定性。

3.因为增益已知,而且是在内部固定的,因此该放大器可用来在尽可能宽的带宽内提高增益平坦度,群延迟偏差也就降低了。

4.提供两套差分输出:滤波的和未滤波的。

5 .输出共模引脚允许用ADC所用基准来设置ADC驱动器的输出信号电平。输入为AC耦合时,输入共模电压自动偏置到接近V OCM 引脚的电压。


应用举例

图3所示是LTC6400的典型应用,图中LTC6400驱动LTC2208 16位130Msps ADC。在这个应用中,输入信号是单端的,通过DC隔离电容器加到LTC6400的+IN输入端。该信号也可以采用DC耦合,只要DC电压在该放大器的输入共模范围之内就可以。从图B中可以看出,LTC6400-20的输入阻抗是200Ω差分电阻。66.5Ω输入电阻将总输入阻抗变成50Ω,以实现与50Ω电源阻抗的匹配(在其他情况下,电源阻抗也许已经是200Ω,或可能采用1:4 的变压器)。放置在?IN输入端的29Ω电阻为内部运算放大器提供平衡终端。LTC6400-20的输出通过10Ω串联电阻直接连接到ADC的输入端。LTC6400由给ADC供电的3.3V电源供电,它能驱动ADC至满标度,同时用3V或3.3V电源供电。

图3 LTC6400 和 LTC2208 应用举例(略)

LTC220x 系列ADC在输入摆幅以1.25V共模电压为中心时实现最佳工作。LTC6400可以做到这一点:将该ADC的V CM 引脚简单地连接到LTC6400的V OCM 引脚,放大器的内部共模反馈环路确保输出以V OCM 电压为中心。其它ADC选择1.5V共模电压,连接方式是相同的。


结论

今天的高速ADC已经极大地受益于亚微米制造工艺。以奈奎斯特间隔驱动这些高速ADC的任务和欠采样应用需要高性能全差分放大器,以最大限度地发挥高速ADC的潜能。通过新的硅锗工艺和创新性的精心设计,LTC6400在高频时实现了独特的性能,同时以3V或3.3V低电源电压工作。纤巧的3mm×3mm无引线封装,加上最大限度地减少了外部组件,使得LTC6400驱动器可以恰好放置在ADC输入端,实现了优良性能和紧凑的电路板布局。差分输出经过独特优化,以直接驱动具有高线性度的最新型高速ADC,同时低输入噪声保持了高性能应用的灵敏度,如通信接收器系统、高速仪表等应用。

《世界电子元器件》2007.10
         
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