高性能模數變換器設計變壓器耦合型前端的方案

ADC可以分為兩種類型：帶有緩沖的和不帶緩沖的。無緩沖ADC的功耗往往要遠大于緩沖ADC，但是緩沖ADC更容易驅動。

開關電容ADC是一種無緩沖的ADC的一個具體例子。前端設計則直接與ADC內部的采樣-保持電路(SAH)網絡相連接。這就帶來了兩個問題：一是ADC的輸入阻抗會隨著時間和模式不同而發生變化；第二種則是電荷注入，它會反映到ADC的模擬輸入上，這會帶來濾波器穩態建立(filter settling)方面的問題。

帶有緩沖的ADC的理解和使用最為方便。通過采用能夠抑制電荷注入帶來的尖峰的隔離緩沖器，可以顯著降低開關的瞬態。與開關電容ADC中的情形不同，輸入的端接特性在整個規定的ADC帶寬上不會隨著模擬輸入頻率的不同而發生變化，恰當的驅動電路的選擇將變得更為方便。帶緩沖的輸入級的不利之處，就在于會使得 ADC消耗更多的功率。設計示例

基帶和IF應用的設計實例，分別如圖1和2所示。

在基帶應用中，ADC的輸入阻抗一般都很高，因此輸入的匹配的重要性較低，而且也更容易實現。往往一、兩個小量值的、用于衰減電荷注入效應的串聯電阻外加簡單的差分輸入電容就夠用了。這樣一來，就只需要一個簡單的濾波器，來衰減寬帶噪聲，以獲得最優的性能。

高頻應用則需要設計者作多一些思考。要優化輸入的匹配，就需要通過前端跟蹤模式阻抗的匹配來讓輸入的阻抗盡可能呈阻性。使用串連或并聯的電感或鐵氧體磁珠(在圖中示出的是前者)，可消除“電容”項。

總之，對輸入進行匹配可以給出良好的帶寬、增益平坦度(功率驅動的變化更小)和更為出色的性能。

帶緩沖的ADC的基帶應用同樣使用一個簡單的網絡，類似于開關電容ADC的配置。請注意，應對副邊進行端接來將其與原邊的輸入相匹配。

在圖2中，針對高IF應用使用了雙balun(平衡/非平衡轉換)。這就使得輸入在高達300MHz的范圍內能得到很好的保持平衡，讓二階失真始終最小化。

小結

設計中必須考慮多種參數，以實現最佳性能。變壓器千差萬別。設計者若能理解特定的變壓器性能參數，并向制造商咨詢沒有給出的參數，就能夠更好預測出其設計的特性。高IF設計對于變壓器的相位非平衡性很敏感，因此這些設計可能需要兩個變壓器或者balun。

了解所采用的ADC是緩沖型還是非緩沖型也很重要。不帶緩沖的 ADC的輸入阻抗隨時間而變化，在高IF情況下，相應的設計也更為困難。為了優化設計，輸入應該實現跟蹤匹配。使用磁珠或低Q的電感來消除開關電容ADC 的輸入電容分量。這可以最大限度地提高輸入帶寬，實現更優化的輸入匹配，并維持SFDR性能。緩沖的ADC的設計較為方便，即使在高IF下也是如此，但它們的功耗更大。無論使用何種ADC類型，基帶應用的設計工作最簡單。