ADC驅(qū)動器或差分放大器設(shè)計指南

(3, 4)

需要注意實際的輸出共模電壓VOUT, cm和VOCM輸入端之間的差異，這個差異決定了輸出共模電平。

對差分ADC驅(qū)動器的分析比對傳統(tǒng)運放的分析要復(fù)雜得多。為了簡化代數(shù)表達(dá)式，暫且定義兩個反饋系數(shù)β1和β2，見公式5和公式6。

(5, 6)

在大多數(shù)ADC驅(qū)動應(yīng)用中β1= β2，但含有VIP、VIN、VOCM、β1和β2項的VOUT, dm通用閉環(huán)公式對于了解β失配對性能的影響非常有用。VOUT, dm的計算見公式7，其中包括了與頻率相關(guān)的放大器有限開環(huán)電壓增益A(s)。

(7)

當(dāng)β1 ≠β2時，差分輸出電壓取決于VOCM——這不是理想的結(jié)果，因為它產(chǎn)生了偏移，并且在差分輸出中有過大的噪聲。電壓反饋架構(gòu)的增益帶寬積是常數(shù)。有趣的是，增益帶寬積中的增益是兩個反饋系數(shù)平均值的倒數(shù)。當(dāng)β1 =β2 ≡β時，公式7可以被簡化為公式8。

(8)

這個表達(dá)式大家可能更加熟悉。當(dāng)A(s) → ∞時，理想的閉環(huán)增益可以簡化為RF/RG。增益帶寬乘積公式看起來也很熟悉，其中的“噪聲增益”與傳統(tǒng)運放一樣，等于1/β。

反饋系數(shù)匹配的差分ADC驅(qū)動器的理想閉環(huán)增益見公式9。

(9)

輸出平衡是差分ADC驅(qū)動器的一個重要性能指標(biāo)，它分兩個方面：幅度平衡和相位平衡。幅度平衡用于衡量兩個輸出在幅度方面的接近程度，對于理想放大器來說它們是完全一致的。輸出相位平衡用于衡量兩個輸出的相位差與180°的接近程度。輸出幅度或相位的任何失衡都會在輸出信號中產(chǎn)生有害的共模分量。輸出平衡誤差(公式10)是差分輸入信號產(chǎn)生的輸出共模電壓與相同輸入信號產(chǎn)生的輸出差模電壓的對數(shù)比值，單位是dB。

(10)

內(nèi)部共模反饋環(huán)路迫使VOUT, cm等于輸入端VOCM的電壓，從而達(dá)到完美的輸出平衡。

將輸入端接到ADC驅(qū)動器
處理高速信號的系統(tǒng)經(jīng)常會用到ADC驅(qū)動器。分隔距離超過信號波長一小段的器件之間必須用具有受控阻抗的電氣傳輸線連接，以避免破壞信號完整性。當(dāng)傳輸線的兩端用其特征阻抗端接時可以取得最佳性能。驅(qū)動器一般放在靠近ADC的地方，因此在它們之間不要求使用受控阻抗連接。但到ADC驅(qū)動器輸入端的引入信號連接通常很長，必須采用正確電阻端接的受控阻抗連接。

不管是差分還是單端，ADC驅(qū)動器的輸入阻抗必須大于或等于理想的終端電阻值，以便添加的終端電阻RT能與放大器輸入端并聯(lián)達(dá)到要求的電阻值。本文討論的例子中的所有ADC驅(qū)動器都設(shè)計成具有平衡的反饋比，如圖2所示。