射頻全差分放大器（FDA）如何增強測試係統？射頻采樣模數轉換器（ADC）來幫忙！
發布時間：2024-11-25 責任編輯：lina
【導讀】為(wei)了(le)在(zai)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)中(zhong)實(shi)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)數(shu)據(ju)速(su)率(lv)以(yi)及(ji)在(zai)雷(lei)達(da)中(zhong)使(shi)用(yong)更(geng)窄(zhai)的(de)脈(mai)衝(chong)來(lai)解(jie)析(xi)近(jin)距(ju)離(li)目(mu)標(biao)，對(dui)測(ce)試(shi)和(he)測(ce)量(liang)儀(yi)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)和(he)帶(dai)寬(kuan)提(ti)出(chu)了(le)更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。高(gao)帶(dai)寬(kuan)示(shi)波(bo)器(qi)和(he)射(she)頻(pin)數(shu)字(zi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)等(deng)射(she)頻(pin)（RF）測試和測量儀器可使用射頻采樣模數轉換器（ADC），對從直流到數千兆赫的信號同時進行數字化。
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射頻采樣 ADC 取代混頻器與窄帶 ADC 的配置，降低了係統複雜性並提高了寬帶測試和測量儀器、雷達和無線收發器的性能。
設計人員通常使用與無源平衡-非平衡變壓器級聯的單端增益塊來驅動射頻采樣 ADC。不過，這種方法也有缺點，即限製了可實現的性能。在本文中，我們將討論這些缺點，並說明射頻全差分放大器（FDA）如何幫助您更大限度提高射頻采樣 ADC 的性能。
直流耦合射頻采樣 ADC
射頻采樣 ADC 接受差分輸入，可抑製共模噪聲和幹擾並改善二階失真。由於帶寬較寬，係統設計人員使用基於變壓器的無源平衡-非平衡變壓器，將單端射頻信號轉換為差分信號，以此驅動射頻采樣 ADC。然而，無源平衡-非平衡變壓器在低頻側的工作頻率為幾百千赫或幾十兆赫，視其支持的帶寬而定。因此，在測試和測量儀器中使用無源平衡-非平衡變壓器驅動射頻采樣 ADC 會限製可數字化的最低頻率。
直流耦合 TRF1305 射頻 FDA 可利用直流到 6.5GHz 範圍的可用大信號帶寬來執行單端至差分轉換，同時提供增益。圖 1 展示了 TRF1305 射頻 FDA 在直流耦合應用中驅動射頻采樣 ADC 的情況。射頻采樣 ADC 具有較窄的輸入共模範圍，超出此共模範圍運行會降低 ADC 性能。得益於可采用單電源或靈活雙電源並支持輸出共模控製，TRF1305 的輸出共模更容易與 ADC 的輸入共模相匹配。這些功能使該放大器廣泛用於直流耦合射頻測試和測量儀器，例如高帶寬示波器、任意波形發生器和射頻數字轉換器。
圖 1：TRF1305 射頻 FDA 直流耦合到射頻采樣 ADC
線性度更高
xinhaolianzhonggeyuanjiandefeixianxinghuiyingxiangcunzaidaganraoxinhaodeqingkuangxiaduixiaoxinhaodejiance。erjiefeixianxingzaizhaidaixitongzhongwuguanjinyao，yinweichanshengdefeixianxingzaimubiaopindaizhiwai，bingqietongchanghuibeilvchu。buguo，kuandaixitongbingfeiruci。dangshuruxinhaodaikuanhangaiduogebeipinchengshi，xinhaodeerjiefeixianxinghuichuxianzaipindainei。liru，jiasheyouyigeshepincaiyang ADC 用於 0.5GHz 至 2GHz 的射頻帶寬。0.5GHz 信號的二階非線性發生在該頻率的兩倍處，即 1GHz 位置。不過，這個二階非線性小於 2GHz 的最大目標頻率，由於無法將其濾除，因此必須將其盡可能降低。 射頻采樣 ADC 可以在其輸入由平衡差分信號驅動時更大限度降低二階非線性。寬帶無源平衡-非平衡變壓器的差分輸出可能具有較差的增益和相位不平衡，會導致信號不平衡和 ADC 線性性能下降。用於在無源平衡-非平衡變壓器之前放大信號的射頻增益塊采用單端運行方式，因此具有較差的二階非線性。TRF1305 和 TRF1208 等射頻 FDA caiyonglefankuijishu，youzhuyugaishanchafenshuchudezengyihexiangweibupingheng。zhexiefangdaqidechafentexingquebaolezaitigongxinhaofangdagongnengdetongshigengdaxiandujianshaoerjieshizhen，bingzengqiangzhenggexitongdexianxingdu。 保護 ADC 不受損壞 在許多測試和測量以及航空航天和國防係統中，用戶輸入是未知的。這些係統的核心射頻 ADC 對高功率級別和過驅很敏感。這些 ADC 也往往具有高性能，通常是信號鏈中較為昂貴的元件之一。因此，務必謹慎設計信號鏈，確保上述元件不會損壞 ADC。按照設計，射頻 FDA 在將射頻采樣 ADC 驅動到滿量程時呈線性。 圖 2 展示了 TRF1208 FDA 在發生 4GHz 連續波輸入過載時對應的輸出飽和電平。TRF1208 具有 16dB 的增益，其輸出在 FDA 的輸入功率約為 2dBm 時飽和至 3.6Vpp。因此，通過使用射頻 FDA 來驅動 ADC，本身就會在輸出削波導致過載期間限製功率。 圖 2：發生 4GHz 連續波輸入過載時，TRF1208 FDA 的差分輸出鉗位在 3.6Vpp 如圖 3 所示，在 FDA 和 ADC 之間設計一個衰減器墊可以限製 ADC 引腳上的電壓擺幅，保護 ADC 不受損壞，簡化係統設計注意事項，同時提供更多設計靈活性。 圖 3：射頻 FDA 的輸出在過載時削波，從而限製進入 ADC 的信號功率 結語 射頻采樣 ADC 的技術進步和實際運用可減少元件數量並減小電路板尺寸，從而簡化射頻測試和測量儀器的係統架構。專為 ADC 驅動應用定製的射頻 FDA（例如 TRF1305）可以對直流到 6.5GHz 以上的信號進行單端至差分轉換，進一步簡化了係統架構。在接收信號鏈中配合使用寬帶射頻 FDA 和射頻采樣 ADC，可增強係統性能，同時減少元件數量，減小電路板尺寸，並降低係統成本。
文章來源：德州儀器
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