低功耗可選增益差分ADC驅(qū)動器 ADA4950-1/ADA4950-2：高性能之選

引言

在電子設(shè)計領(lǐng)域，為高性能ADC選擇合適的驅(qū)動器是至關(guān)重要的。ADA4950-1/ADA4950-2作為增益可選的差分ADC驅(qū)動器，具有諸多出色特性，能滿足多種數(shù)據(jù)采集和信號處理應(yīng)用的需求。接下來我們就一起深入了解這款器件。

文件下載：ADA4950-1.pdf

一、特性亮點(diǎn)

（一）高性能與低功耗并存

1. 高速表現(xiàn)卓越：-3dB帶寬可達(dá)750MHz（G = 1），0.1dB平坦度能到210MHz（(V{OUT,dm} = 2V{p - p})，(R_{L,dm} = 200Ω)），壓擺率為2900V/μs（25% - 75%），0.1%建立時間僅9ns。如此高速的性能，能滿足很多對信號處理速度要求較高的應(yīng)用場景。
2. 低功率消耗：每個放大器的電流僅9.5mA，在追求低功耗的設(shè)計中具有很大優(yōu)勢。

（二）低諧波失真

在不同頻率下都有出色的無雜散動態(tài)范圍（SFDR）表現(xiàn)，如108dB SFDR（@10MHz）和98dB SFDR（@20MHz），能有效減少失真對信號質(zhì)量的影響。

（三）低輸出電壓噪聲

輸出電壓噪聲低至9.2nV/√Hz（G = 1），有助于提高信號的純凈度。

（四）增益可選與靈活配置

可選擇1、2、3的差分增益，支持差分 - 差分或單端 - 差分操作，還能調(diào)節(jié)輸出共模電壓，輸入共模范圍下移1(V_{BE})，電源范圍寬（+3V到±5V），并且有16引腳和24引腳LFCSP封裝可供選擇，方便不同設(shè)計需求。

二、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

（一）ADC驅(qū)動

為高性能ADC提供理想的驅(qū)動，能實(shí)現(xiàn)單端到差分或差分 - 差分的放大轉(zhuǎn)換，滿足ADC對輸入信號的要求。

（二）信號轉(zhuǎn)換與處理

在單端到差分轉(zhuǎn)換器、IF和基帶增益塊、差分緩沖器、線路驅(qū)動器等應(yīng)用中都能發(fā)揮重要作用。

三、器件概覽

（一）設(shè)計特點(diǎn)

ADA4950-1/ADA4950-2是ADA4932-1/ADA4932-2的增益可選版本，片上集成了反饋和增益電阻。它采用ADI公司專有的硅鍺（SiGe）互補(bǔ)雙極工藝制造，在低功耗下能實(shí)現(xiàn)低失真和低噪聲水平。

（二）功能原理

內(nèi)部有兩個反饋環(huán)路分別控制差分和共模輸出電壓。差分反饋環(huán)路由片上反饋和增益電阻設(shè)置，只控制差分輸出電壓；共模反饋環(huán)路在放大器內(nèi)部，只控制共模輸出電壓，能使輸出共模電壓等于施加到(V_{OCM})輸入的電壓，且輸出在寬頻率范圍內(nèi)高度平衡。

四、性能指標(biāo)解析

（一）電氣特性

涵蓋了輸入輸出特性、噪聲諧波性能、電源特性等多個方面。例如輸入電壓范圍、輸入電阻、偏置電壓、共模抑制比（CMRR）、開環(huán)增益等，這些指標(biāo)決定了器件在不同應(yīng)用場景下的性能表現(xiàn)。

（二）動態(tài)性能

包括-3dB小信號帶寬、-3dB大信號帶寬、壓擺率、建立時間、過載恢復(fù)時間等，這些性能指標(biāo)能反映器件在處理不同信號時的速度和響應(yīng)能力。

五、典型性能特性

通過一系列圖表展示了不同條件下（如不同增益、不同電源、不同溫度、不同負(fù)載等）的性能表現(xiàn)，如小信號和大信號頻率響應(yīng)、諧波失真與頻率關(guān)系、無雜散動態(tài)范圍與頻率關(guān)系等。這些特性曲線能幫助工程師更直觀地了解器件在各種實(shí)際應(yīng)用場景下的性能變化，從而更好地進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。

六、應(yīng)用設(shè)計要點(diǎn)

（一）電路分析

利用高開環(huán)增益和負(fù)反饋，使差分和共模輸出電壓最小化誤差電壓，基于此原理可以分析任何應(yīng)用電路。

（二）增益選擇

根據(jù)不同的增益需求，選擇合適的輸入引腳組合，并計算相應(yīng)的差分增益。

（三）輸出噪聲估計

通過噪聲模型和相關(guān)公式，考慮輸入?yún)⒖荚肼曤妷好芏?、噪聲電流?V_{OCM})引腳噪聲電壓等因素，估算輸出噪聲電壓。

（四）輸入匹配與處理

在單端輸入時，需要計算輸入阻抗，匹配源電阻，添加終端電阻和校正電阻，以平衡增益電阻，同時要注意這些操作對閉環(huán)增益和輸出電壓的影響。

（五）共模電壓與耦合

輸入共模電壓范圍下移，適合特定應(yīng)用；可以進(jìn)行輸入和輸出的電容交流耦合，但要注意保持反饋因子匹配；設(shè)置輸出共模電壓時，可依靠內(nèi)部偏置或使用外部源或電阻分壓器，連接ADC的共模電平輸出時要確保其驅(qū)動能力。

（六）PCB設(shè)計

作為高速器件，對PCB環(huán)境敏感。需要有大面積的實(shí)心接地平面，電源引腳就近旁路到接地平面，使用高頻陶瓷芯片電容和低頻鉭電容進(jìn)行旁路，信號布線要短而直接，差分信號要對稱布局，遠(yuǎn)距離布線時要保持PCB走線靠近并扭轉(zhuǎn)，以減少輻射和干擾。

七、實(shí)際應(yīng)用案例

以ADA4950-1驅(qū)動AD9245 ADC為例，展示了其在寬帶直流耦合應(yīng)用中的具體實(shí)現(xiàn)。通過合理配置增益、終端電阻和偏置電壓，實(shí)現(xiàn)了單端到差分的轉(zhuǎn)換和信號緩沖，為ADC提供了合適的差分信號，同時還利用差分RC部分進(jìn)行低通濾波和緩沖。

總結(jié)

ADA4950-1/ADA4950-2憑借其出色的特性、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和靈活的設(shè)計配置，成為電子工程師在高性能ADC驅(qū)動設(shè)計中的理想選擇。在實(shí)際設(shè)計中，工程師需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，仔細(xì)分析器件的性能指標(biāo)和應(yīng)用要點(diǎn)，合理進(jìn)行電路設(shè)計和PCB布局，以充分發(fā)揮該器件的優(yōu)勢。大家在使用這款器件的過程中有遇到什么問題或者有新的發(fā)現(xiàn)嗎？歡迎在評論區(qū)分享討論。