3 使用 ADC3669 的示例技巧

现在我们来看一个使用低成本平衡-非平衡变压器和 ADC3669（16 位双通道模数转换器）的示例，以实现具有 1.5GHz 模拟采样带宽的宽带前端匹配设计。

在本例中，我们计划使用来自 Mini-Circuits (MC) 的 TCM2-33WX+。与更易于匹配但成本更高的平衡-非平衡变压器相比，这个平衡-非平衡变压器具有 3GHz 的带宽和低插入损耗。此外，相比其他同频率范围的低成本同类产品，这个 MC 平衡-非平衡变压器还具有非常好的相位不平衡性能（小于 5 度）。有关更多详细信息，请参阅 MC 平衡-非平衡变压器数据表的链接。

使用上面的通用电路，定义匹配时所需的元件不是纯阻性元件。在本例中，我们可以使用 R-C-L (R2-R3-R6) 方法，这在我们的例子下已证明是有益的，请参阅图 3-1。

图 3-1 最终确定的无源网络匹配

这就是艺术的精妙之处。您如何处理这个平衡-非平衡变压器匹配设计难题？我应该对此进行建模还是仿真？可以进行一些建模来帮助提供指导。但坦率地说，PCB 寄生效应仍然会产生影响，除非您是非常专业的仿真专家，已经掌握了消除 PCB 寄生效应细微影响的关键技巧，否则，典型的做法是在电路板上测试几种不同的迭代，找到更适合的方案。

接下来的内容可以作为一个很好的起点，获取平衡-非平衡变压器和 ADC 的两组 S 参数（如果有），并使用您喜欢的仿真软件。请注意供应商的 s 参数，如上所述。接下来，使用图 2-1 中给出的匹配网络格式。然后，针对以下情况之一使用 R2-R3-R4 匹配方法：

1. 使用衰减器方法，分别将 R2、R3 和 R4 的阻值设置为 8.6Ω、140Ω 和 8.6Ω，可以提供 3dB 的衰减。有关此方法的更多信息，请参阅链接。
2. 分别对 R2-R3-R4 使用 R-C-L 方法。请记住，这种方法有助于使用电感器（“L”）作为最后一个元件来抵消 ADC 内部寄生电容（“C”）。这可以使带宽平坦化，从而让平衡-非平衡变压器可以发挥其额定带宽的作用。但是，这种方法确实需要通过多次尝试和调整才能最终获得理想的结果。

如上所述，此方法的目标是不使用有损耗的衰减器。因此，要获得 R-C-L 方法的更多背景信息，请参见 图 3-2、图 3-3 和 图 3-4，了解在网络中改变 L、C 和 R 的作用（参见图 3-1），以及它们在定义最终带宽和网络匹配方面的作用。

图 3-2 展示了在保持其他元件值不变的情况下，改变 L 值对带宽的影响。可以看到，随着 L 值的增加，带宽会逐渐减小。这意味着 L 值对 ADC 的内部 C 寄生产生了不利的反应性效应。

图 3-2 通带平坦度响应与 R4 位置的各种电感（“L”）值

在下一个实验中，图 3-3 展示了在保持其他元件值不变的情况下，改变 C 值对带宽的影响。请注意，随着 C 值的减小，带宽会缓慢提高，但代价是带宽的平坦度有所下降。这意味着 C 值对平衡-非平衡变压器在频率范围内的回波损耗产生了反应性效应。这些电容器有助于保持平衡-非平衡变压器的带宽与频率。

图 3-3 通带平坦度响应与 R3 位置的各种电容（“C”）值

在最后一个实验中，图 3-4 展示了在保持其他元件值不变的情况下，改变 R 值对带宽的影响。可以看到，随着 R 值的增加，带宽缓慢提高，但平坦度有所下降，或者在带宽响应中出现峰值。R 值的影响几乎与 L 值相同，因此保持了平衡-非平衡变压器和 ADC 所需的阻抗要求，以确保它们能够协同工作。

图 3-4 通带平坦度响应与 R2 位置的各种电阻（“R”）值

最后，R-C-L 方法也可以进行仿真，从而通过使用您喜欢的仿真软件包中的调优 功能，为您提供一个良好的起点。这样您就可以看到每个元件在网络匹配中所扮演的相同角色。确定一些合适的初始值，有助于在需要的情况下迭代和完善匹配时，明确应采用的方向。

接下来，在进行迭代时的匹配设计工作期间，建议不时对转换器的应用带宽进行交流性能扫描。这样您就可以了解如何动态地提升性能，并确保 ADC 没有任何问题。

图 3-5说明了使用这种方法将输入网络匹配到 1.5Ghz 时，在 ADC3669 带宽内测得的最终交流性能（SNR 和 SFDR）。

图 3-5 最终匹配网络的交流性能 (SNR/SFDR) 与频率间的关系

在结束之前，还有另一种匹配方法（即窄带方法），适用于只需要 ADC 能够提供的部分带宽的应用。如果我们对上面的清单进行扩展，我们可以称之为第 3 种方法或...

• 3.使用窄带方法，有效地使用图 2-1 中所述的相同示例网络。但改为使用 R5，通过在 R5 处并联一个电感器（“L”）来抵消 ADC 内部采样网络寄生电容（“C”）。只需提取 ADC 的 S 参数中的频率中心点即可实现。假设 s 参数 S1P 文件采用实部/虚部形式，则可将这个 C 值等效为一个 L 值。下面我们举例说明：

使用 s 参数文件，根据滤波器的设计中心频率，在文件中找到中心频率。在本例中，可以在窄带滤波器设计的 110MHz 中心频率处找到 4pF。

第一步，求出 4pF 和 110MHz 下的反应性阻抗：

接下来，使得 Xc 等于 XL，如以下公式所示：

现在，L 的解为：

如前所述，通过使两个反应性阻抗相等，可以求出 L，从而可以抵消 ADC 的内部 C 值（在本例中为 4pF）。这将设置要使用的 L 值的起始点。如果需要优化窄带宽匹配的中心点，可以从此处迭代该值以调整频率。