AD采樣(yàng)電(diàn)路(lù)中(zhōng)巴倫匝數比的(de)選擇

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1、AD信(xìn)号(hào)采樣(yàng)電(diàn)路(lù)分(fēn)析

AD信(xìn)号(hào)前(qián)端采樣(yàng)電(diàn)路(lù)如(rú)图(tú)1所(suǒ)示：

图(tú)1 AD信(xìn)号(hào)前(qián)端采樣(yàng)電(diàn)路(lù)

其中(zhōng)L13與(yǔ)C202为(wèi)射頻信(xìn)道(dào)故障檢测信(xìn)号(hào)，不(bù)影響信(xìn)号(hào)采集部(bù)分(fēn)。

只(zhī)看(kàn)信(xìn)号(hào)采集電(diàn)路(lù)，巴倫後(hòu)端的(de)阻容配置都是(shì)可(kě)以(yǐ)根(gēn)據(jù)手(shǒu)册来(lái)選擇的(de)，但是(shì)巴倫的(de)匝數比，手(shǒu)册里(lǐ)一(yī)般不(bù)会(huì)給(gěi)出(chū)。

2、巴倫匝數比、參考電(diàn)壓與(yǔ)AD滿幅之間(jiān)的(de)關(guān)系(xì)

首先(xiān)我(wǒ)们(men)做一(yī)組测試。分(fēn)别使用(yòng)AD9650和(hé)AD9653两(liǎng)種(zhǒng)芯片(piàn)，巴倫匝數比为(wèi)1:2，改變(biàn)參考電(diàn)壓，观察AD达(dá)到(dào)滿幅度(dù)时(shí)信(xìn)号(hào)源輸出(chū)的(de)功率。其結果(guǒ)如(rú)表(biǎo)1所(suǒ)示：

根(gēn)據(jù)理想(xiǎng)情(qíng)況，設參考電(diàn)壓为(wèi)V_ref，則AD的(de)滿量(liàng)程为(wèi)峰(fēng)峰(fēng)值2xV_ref。若V_ref=1.0V，那(nà)麼(me)AD的(de)滿量(liàng)程應(yìng)該为(wèi)峰(fēng)峰(fēng)值2V，

即信(xìn)号(hào)源輸出(chū)功率为(wèi)10dBm。但是(shì)根(gēn)據(jù)上(shàng)表(biǎo)給(gěi)出(chū)的(de)实验(yàn)數據(jù)，可(kě)以(yǐ)發(fà)現(xiàn)并不(bù)滿足該情(qíng)況。

实際情(qíng)況是(shì)，若想(xiǎng)讓AD达(dá)到(dào)滿幅时(shí)，信(xìn)号(hào)源輸出(chū)功率为(wèi)10dBm，則需要(yào)将參考電(diàn)壓設置为(wèi)1.3V左(zuǒ)右(yòu)。

通(tòng)过(guò)实验(yàn)条(tiáo)件(jiàn)，很容易猜到(dào)是(shì)巴倫的(de)匝數比为(wèi)1:2才導致(zhì)的(de)这(zhè)个(gè)現(xiàn)象(xiàng)。

接下(xià)来(lái)使用(yòng)AD9650做另(lìng)一(yī)組测試。将巴倫的(de)匝數比改为(wèi)1:1，同(tóng)樣(yàng)使用(yòng)两(liǎng)種(zhǒng)參考電(diàn)壓，察AD达(dá)到(dào)滿幅度(dù)时(shí)信(xìn)号(hào)源輸出(chū)的(de)功率。其結果(guǒ)如(rú)表(biǎo)2所(suǒ)示：

通(tòng)过(guò)比对(duì)两(liǎng)表(biǎo)中(zhōng)的(de)數據(jù)，可(kě)以(yǐ)發(fà)現(xiàn)巴倫的(de)匝數比确实可(kě)以(yǐ)影響AD滿幅时(shí)信(xìn)号(hào)源輸出(chū)的(de)功率大小。

匝數比为(wèi)1:1的(de)巴倫，信(xìn)号(hào)源輸出(chū)在(zài)傳輸中(zhōng)損失0.7dB，最(zuì)終(zhōng)到(dào)达(dá)AD使AD滿幅，此(cǐ)时(shí)滿幅值正(zhèng)好(hǎo)为(wèi)10dBm。

3、巴倫匝數比與(yǔ)AD噪聲系(xì)數之間(jiān)的(de)關(guān)系(xì)

图(tú)2为(wèi)AD信(xìn)号(hào)采集電(diàn)路(lù)的(de)等效電(diàn)路(lù)：

图(tú)2  AD信(xìn)号(hào)采集等效電(diàn)路(lù)

上(shàng)图(tú)中(zhōng)，R为(wèi)源的(de)內(nèi)阻，一(yī)般为(wèi)50Ω。R’为(wèi)差分(fēn)傳輸線(xiàn)路(lù)中(zhōng)的(de)阻抗。R_IN为(wèi)ADC的(de)差分(fēn)輸入(rù)阻抗，R₀为(wèi)匹(pǐ)配電(diàn)阻。

在(zài)一(yī)般的(de)應(yìng)用(yòng)中(zhōng)，为(wèi)保證巴倫能(néng)够最(zuì)大效率的(de)傳輸能(néng)量(liàng)，要(yào)对(duì)其原副邊(biān)做阻抗匹(pǐ)配。以(yǐ)AD9653采樣(yàng)電(diàn)路(lù)为(wèi)例：

巴倫原邊(biān)輸入(rù)阻抗为(wèi)50Ω，設理想(xiǎng)巴倫匝數比为(wèi)N，原副邊(biān)功率相等，則副邊(biān)阻抗應(yìng)为(wèi)：

R’=N²R

也(yě)就(jiù)是(shì)说(shuō)，如(rú)果(guǒ)使用(yòng)1:1的(de)巴倫，副邊(biān)阻抗也(yě)要(yào)为(wèi)50Ω。根(gēn)據(jù)手(shǒu)册，AD9653的(de)差分(fēn)輸入(rù)阻抗为(wèi)2.6kΩ，因(yīn)此(cǐ)R₀=50.98Ω。

如(rú)果(guǒ)使用(yòng)1:2的(de)巴倫，副邊(biān)阻抗为(wèi)200Ω，因(yīn)此(cǐ)R₀=216.67Ω。

但是(shì)在(zài)实際應(yìng)用(yòng)中(zhōng)，其实不(bù)需要(yào)做阻抗匹(pǐ)配。其原因(yīn)有(yǒu)两(liǎng)點(diǎn)：

① 現(xiàn)在(zài)大部(bù)分(fēn)高(gāo)速AD都为(wèi)電(diàn)壓驅動(dòng)型，其差分(fēn)輸入(rù)阻抗均在(zài)kΩ級，像AD9650的(de)差分(fēn)輸入(rù)阻抗有(yǒu)26kΩ，

因(yīn)此(cǐ)不(bù)需要(yào)做阻抗匹(pǐ)配来(lái)驅動(dòng)後(hòu)級。在(zài)不(bù)做匹(pǐ)配的(de)情(qíng)況下(xià)，巴倫的(de)副邊(biān)可(kě)以(yǐ)看(kàn)做開(kāi)路(lù)，因(yīn)此(cǐ)AD也(yě)能(néng)够采到(dào)正(zhèng)确的(de)值。

② 通(tòng)过(guò)增加R₀進(jìn)行阻抗匹(pǐ)配，实際上(shàng)也(yě)是(shì)增加了(le)副邊(biān)的(de)热(rè)噪聲。因(yīn)此(cǐ)匹(pǐ)配之後(hòu)的(de)AD噪聲系(xì)數要(yào)高(gāo)于(yú)不(bù)做匹(pǐ)配的(de)。

在(zài)使用(yòng)AD9650时(shí)做了(le)实際测試，也(yě)验(yàn)證了(le)这(zhè)一(yī)點(diǎn)。实验(yàn)數據(jù)如(rú)表(biǎo)3所(suǒ)示：

表(biǎo)3 阻抗匹(pǐ)配與(yǔ)否的(de)級聯噪聲系(xì)數

巴倫可(kě)以(yǐ)为(wèi)電(diàn)路(lù)提(tí)供无噪聲增益，匝數比为(wèi)1:2的(de)巴倫可(kě)以(yǐ)提(tí)供6dB增益。

根(gēn)據(jù)噪聲系(xì)數的(de)定(dìng)義，噪聲系(xì)數可(kě)以(yǐ)表(biǎo)示为(wèi)輸入(rù)端信(xìn)噪比與(yǔ)輸出(chū)端信(xìn)噪比的(de)比值（用(yòng)dB表(biǎo)示）。使用(yòng)1:2的(de)巴倫可(kě)以(yǐ)減少(shǎo)6dB的(de)噪聲系(xì)數。

那(nà)麼(me)为(wèi)了(le)在(zài)使用(yòng)1:2的(de)巴倫是(shì)AD不(bù)会(huì)过(guò)早(zǎo)的(de)达(dá)到(dào)滿幅度(dù)，就(jiù)需要(yào)根(gēn)據(jù)最(zuì)開(kāi)始所(suǒ)说(shuō)的(de)要(yào)選好(hǎo)參考電(diàn)壓。

对(duì)于(yú)AD9650可(kě)以(yǐ)用(yòng)外(wài)部(bù)1.25V參考或(huò)內(nèi)部(bù)1.35V參考，对(duì)于(yú)AD9653可(kě)以(yǐ)用(yòng)外(wài)部(bù)1.25V參考或(huò)內(nèi)部(bù)自(zì)定(dìng)義參考。

從而(ér)保證信(xìn)号(hào)源輸出(chū)功率为(wèi)10dBm时(shí)，AD刚好(hǎo)达(dá)到(dào)滿幅。

但是(shì)提(tí)高(gāo)參考電(diàn)壓後(hòu)，相當于(yú)減少(shǎo)增益，因(yīn)此(cǐ)在(zài)实際應(yìng)用(yòng)中(zhōng)，使用(yòng)1:2的(de)巴倫僅能(néng)降低4dB左(zuǒ)右(yòu)的(de)噪聲系(xì)數。

不(bù)難看(kàn)出(chū)，如(rú)果(guǒ)使用(yòng)1:1的(de)巴倫，然後(hòu)降低參考電(diàn)壓，也(yě)是(shì)能(néng)提(tí)高(gāo)6dB增益的(de)。

但是(shì)巴倫引入(rù)的(de)是(shì)无噪聲增益，而(ér)使用(yòng)降低參考電(diàn)壓的(de)方(fāng)式，在(zài)带(dài)来(lái)增益的(de)同(tóng)时(shí)也(yě)会(huì)引入(rù)更(gèng)多(duō)的(de)開(kāi)關(guān)噪聲。

所(suǒ)以(yǐ)使用(yòng)1:1的(de)巴倫，AD的(de)噪聲系(xì)數要(yào)比1:2的(de)巴倫要(yào)高(gāo)。通(tòng)过(guò)对(duì)AD9653的(de)测試可(kě)以(yǐ)验(yàn)證这(zhè)一(yī)點(diǎn)。测試數據(jù)如(rú)表(biǎo)4所(suǒ)示：

但是(shì)，一(yī)味的(de)增加巴倫的(de)匝數比并不(bù)能(néng)为(wèi)系(xì)統带(dài)来(lái)更(gèng)好(hǎo)的(de)效果(guǒ)。

首先(xiān)，增加匝數比就(jiù)要(yào)提(tí)高(gāo)AD的(de)參考電(diàn)壓，而(ér)我(wǒ)们(men)目前(qián)使用(yòng)的(de)AD芯片(piàn)的(de)參考電(diàn)壓最(zuì)高(gāo)僅到(dào)1.35V，

使用(yòng)更(gèng)高(gāo)匝數比的(de)巴倫反(fǎn)而(ér)会(huì)增加噪聲系(xì)數，而(ér)且動(dòng)态範圍会(huì)降低。

其次(cì)，匝數更(gèng)多(duō)的(de)巴倫其頻率響應(yìng)曲(qū)線(xiàn)更(gèng)加不(bù)平坦，因(yīn)此(cǐ)在(zài)使用(yòng)时(shí)還(huán)会(huì)降低輸出(chū)平坦度(dù)。因(yīn)此(cǐ)在(zài)实際選用(yòng)时(shí)，要(yào)根(gēn)據(jù)实際情(qíng)況来(lái)進(jìn)行選擇。