【導讀】weilezaiwuxiantongxinxitongzhongshixiangenggaodeshujusulvyijizaileidazhongshiyonggengzhaidemaichonglaijiexijinjulimubiao，duiceshiheceliangyiqidexingnenghedaikuantichulegenggaodeyaoqiu。gaodaikuanshiboqiheshepinshuzizhuanhuanqidengshepin (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。

weilezaiwuxiantongxinxitongzhongshixiangenggaodeshujusulvyijizaileidazhongshiyonggengzhaidemaichonglaijiexijinjulimubiao
，duiceshiheceliangyiqidexingnenghedaikuantichulegenggaodeyaoqiu。gaodaikuanshiboqiheshepinshuzizhuanhuanqidengshepin (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。

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 [1]。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 采(cai)用(yong)了(le)反(fan)饋(kui)技(ji)術(shu)
，有(you)助(zhu)於(yu)改(gai)善(shan)差(cha)分(fen)輸(shu)出(chu)的(de)增(zeng)益(yi)和(he)相(xiang)位(wei)不(bu)平(ping)衡(heng)。這(zhe)些(xie)放(fang)大(da)器(qi)的(de)差(cha)分(fen)特(te)性(xing)確(que)保(bao)了(le)在(zai)提(ti)供(gong)信(xin)號(hao)放(fang)大(da)功(gong)能(neng)的(de)同(tong)時(shi)更(geng)大(da)限(xian)度(du)減(jian)少(shao)二(er)階(jie)失(shi)真(zhen)，並(bing)增(zeng)強(qiang)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)線(xian)性(xing)度(du)。

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。

其他資源

• 在 TI.com 上訂購 TRF1305EVM 並立即開始使用。

• 閱讀文章“在發送信號鏈設計中使用差分轉單端射頻放大器的優勢”。

• 閱讀《TRF1208/TRF1108 具有 Xilinx RFSoC 數據轉換器的有源平衡-非平衡變壓器接口》應用手冊
  ，了解更多信息。

• 查看德州儀器的射頻和微波產品。

參考資料

1. Reeder, Rob. “A close look at active vs. passive RF converter front ends”. Planet Analog, Jan. 26, 2022.發表於《電子設計》雜誌。

免責聲明：本文為轉載文章
，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題
，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

V2X 技術提速，鋪平高階自動駕駛發展之路

裏程碑式進展！思特威CMOS圖像傳感器芯片單月出貨超1億顆！

利用IMU增強機器人定位：實現精確導航的基礎技術

貿澤電子與Analog Devices聯手推出新電子書探討電子設計中的電源效率與穩健性

下一代汽車微控製器：意法半導體技術解析