高频AD8331 VGA与 ADC AD9215互连
电路功能与优势
在将具有宽动态范围的模拟信号转换为数字格式，而adc分辨率不足以捕捉全部有用信息时，可变增益放大器（vga）可以发挥重要作用。例如，具有2 v峰峰值输入范围的10位转换器的lsb大小为2 ÷ 1024，即稍低于2 mv。vga放大幅度小于最低分辨率的输入信号，并衰减大信号，以免adc饱和。信号强度在数微伏至数伏范围内的超声接收机，以及几乎所有接收机都会用到的中频（if）放大器，就是这类应用的例子。对于直流或低频模拟信号，分辨率最高达24位的σ-δ型adc经济实惠、款式多样，但采样频率通常限制在数百 khz。现有的先进adc的分辨率会随着采样频率的提高而降低，这使得利用标准adc对高频、低振幅信号进行精确数字化处理极其困难。可变增益放大器可以方便地解决这一问题，图1所示为vga驱动adc的典型应用。
图1：ad8331 vga与ad9215 adc互连（原理示意图，所有连接/去耦均未显示）
ad8331/ad8332/ad8334分别是单通道/双通道/四通道、超低噪声、线性db可变增益放大器（vga），针对超声系统进行了优化，可以用作低噪声可变增益元件，工作频率最高达120 mhz。
各通道内置一个超低噪声前置放大器（lna）、一个48 db增益范围的x-amp® vga以及一个具有可调输出限制功能的可选增益后置放大器。lna增益为19 db，具有单端输入和差分输出。lna输入阻抗可以利用一个电阻来调节，以便与信号源相匹配，且不影响噪声性能。
vga的48 db增益范围使这些器件适合各种不同的应用。带宽在整个增益范围内可保持出色的一致性。对于40 mv至1 v范围内的控制电压，增益控制接口可提供精确的50 db/v线性db调整。通过工厂调整可确保器件间及通道间具有出色的增益匹配特性。
电路描述
vga和现代adc的功能已远远超越早期adc设计所用的传统运算放大器。在本例所用的vga中，增益由外部控制。针对10位或12位转换器映射的增益值可通过引脚选择，低噪声级的阻抗则可通过一个串联r-c网络调整，以获得各种不同的阻抗值。借助简单的引脚搭接便可使用高速转换器产品。
图1所示电路展现了典型vga与adc的互连情况。对于本例，ad8331 vga与ad9215 adc在频率范围和差分接口匹配方面兼容。为简明起见，图中未显示电源去耦。
ad8331内置一个低噪声前置放大器，后接一个差分衰减器和增益级。此vga仅需5 v单电源供电。adc的低噪声3 v电源可由与5 v电源相连的ldo提供，例如adp3339。该vga的差分输出用于驱动具有差分输入的adc，其输入范围为1 v峰峰值至约4.5 v峰峰值。ad9215的输入范围可以设置在1 v峰峰值差分与2 v峰峰值差分之间。对于本电路，adc输入范围设置为2 v峰峰值差分。
与大多数单电源器件一样，ad8331需要一个电压为供电电压中间值的内部基准电压源，用于一对镜像放大器，它可在输出端（折合到共模电压cmv）提供相等但极性相反的信号。关于此功能的更多信息，请参考ad8331数据手册 。vga的引脚11 （vcm）既可以作为输入，也可以作为输出。作为输出时，vcm电路可以在引脚11上进行去耦，或者可以通过一个电压源驱动该引脚，以修改共模电压的值，从而适应具有不同输入范围的各种adc。如果保持浮地，vcm电压将为电源电压的一半，这对于交流耦合应用是最佳值。
引脚12 （clmp）将输出摆幅箝位在adc差分输入的限制内，从而避免出现可能会严重影响转换器的过驱问题。利用一个简单的电阻控制箝位幅度。如果clmp引脚上没有任何连接，则箝位电压为以2.5 v共模电压为中心的差分4.5v峰峰值。
测试波形选择1 mhz正弦波，利用 adc analyzer™软件恢复的波形如图2所示。采样频率为65 msps，对应于ad9215的65 msps版本。lna输入信号为70 mv峰峰值，经过外部低通和高通滤波器处理，可滤除信号发生器的杂散。vga增益为29 db，可将信号放大到大约adc满量程输入电压的一半。vga与adc之间的高通和低通滤波组合可衰减50 khz以下的低频噪声（33 ω和100 nf可产生48 khz的低频截止频率），以及100 mhz以上的频率（42 pf和33 ω可产生114 mhz的高频截止频率）。
图2：重建的满量程2 v峰峰值1 mhz正弦波，采样速率为65 msps
通过减小lna输入端以及lna与vga输入端之间的串联电容值，可以进一步实现高通滤波。
如果voh和vol上的pcb走线杂散电容约超过25 pf，则可能需要一个输出去耦网络，它由100 ω固定电阻与ad8331各输出端串联插入的一个铁氧体磁珠并联组成。否则，便不需要这一网络。
大部分现代adc都可以通过引脚接入内部基准电压源。ad9215的内部基准电压为1 v，外部电阻使共模输入电压偏置3 v电源电压的一半。
数据捕捉板与笔记本电脑接口。adc analyzer软件可启动转换器，并提供波形或fft显示。关于ad9215配置的详细信息，请参考ad9215数据手册。
图3是该测试设置的简化框图。评估板上装有一个20引脚、双排接头，它与转换器接口板上的连接器一半相结合。评估板由标准笔记本电脑上运行的adc analyzer软件进行控制。
图3：测试配置框图
本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能，必须采用适当的布局、接地和去耦技术（请参考 教程mt-031——“实现数据转换器的接地并解开agnd和dgnd的谜团”，以及 教程mt-101 ——“去耦技术”）。
常见变化
其它单通道、10位adc包括ad9214（适合较低输入频率）或ad9411（适合较高采样速度应用）。
5G小基站产业链条整体呈现出上下游不足现状?
默认网关是什么_默认网关怎么查
【新专利介绍】基于关键器件的智能电能表加速退化试验方法
『这个知识不太冷』了解 RF 前端和滤波器
霍尔传感器在智能坐便器无刷电机上的应用解析
高频AD8331 VGA与 ADC AD9215互连
TPCAST推出适配HTC VIVE的无线套件
基于DWC_ether_qos的以太网驱动开发-LWIP的堆管理介绍
智慧照明与健康照明的现状及未来
微动开关范例 欧姆龙锁体微动开关满足市场新需求
西门子Simcenter技术大会将于2022年1月12-13日在成都举行
日产宣布将出售其电动汽车电池部门给远景能源
特斯拉股价创新高峰，大众全球第二地位不保
Brookman将在2021年3月底成为Toppan的子公司
互联网信息技术打破疫情防控地理空间阻隔
MAX34440 6路复杂系统监测器(附图)
iQOO成功上位，超越小米成国内安卓一哥
紫外激光打标机在键盘和鼠标进行标记效果如何
iPhone8上市时间确定：iPhone8双卡双待来袭？已打包出货美国，腮红金成亮点
TCL洗衣机：坚守初心，矢志创新
在将具有宽动态范围的模拟信号转换为数字格式，而adc分辨率不足以捕捉全部有用信息时，可变增益放大器（vga）可以发挥重要作用。例如，具有2 v峰峰值输入范围的10位转换器的lsb大小为2 ÷ 1024，即稍低于2 mv。vga放大幅度小于最低分辨率的输入信号，并衰减大信号，以免adc饱和。信号强度在数微伏至数伏范围内的超声接收机，以及几乎所有接收机都会用到的中频（if）放大器，就是这类应用的例子。对于直流或低频模拟信号，分辨率最高达24位的σ-δ型adc经济实惠、款式多样，但采样频率通常限制在数百 khz。现有的先进adc的分辨率会随着采样频率的提高而降低，这使得利用标准adc对高频、低振幅信号进行精确数字化处理极其困难。可变增益放大器可以方便地解决这一问题，图1所示为vga驱动adc的典型应用。
图1：ad8331 vga与ad9215 adc互连（原理示意图，所有连接/去耦均未显示）
ad8331/ad8332/ad8334分别是单通道/双通道/四通道、超低噪声、线性db可变增益放大器（vga），针对超声系统进行了优化，可以用作低噪声可变增益元件，工作频率最高达120 mhz。
各通道内置一个超低噪声前置放大器（lna）、一个48 db增益范围的x-amp® vga以及一个具有可调输出限制功能的可选增益后置放大器。lna增益为19 db，具有单端输入和差分输出。lna输入阻抗可以利用一个电阻来调节，以便与信号源相匹配，且不影响噪声性能。
vga的48 db增益范围使这些器件适合各种不同的应用。带宽在整个增益范围内可保持出色的一致性。对于40 mv至1 v范围内的控制电压，增益控制接口可提供精确的50 db/v线性db调整。通过工厂调整可确保器件间及通道间具有出色的增益匹配特性。
电路描述
vga和现代adc的功能已远远超越早期adc设计所用的传统运算放大器。在本例所用的vga中，增益由外部控制。针对10位或12位转换器映射的增益值可通过引脚选择，低噪声级的阻抗则可通过一个串联r-c网络调整，以获得各种不同的阻抗值。借助简单的引脚搭接便可使用高速转换器产品。
图1所示电路展现了典型vga与adc的互连情况。对于本例，ad8331 vga与ad9215 adc在频率范围和差分接口匹配方面兼容。为简明起见，图中未显示电源去耦。
ad8331内置一个低噪声前置放大器，后接一个差分衰减器和增益级。此vga仅需5 v单电源供电。adc的低噪声3 v电源可由与5 v电源相连的ldo提供，例如adp3339。该vga的差分输出用于驱动具有差分输入的adc，其输入范围为1 v峰峰值至约4.5 v峰峰值。ad9215的输入范围可以设置在1 v峰峰值差分与2 v峰峰值差分之间。对于本电路，adc输入范围设置为2 v峰峰值差分。
与大多数单电源器件一样，ad8331需要一个电压为供电电压中间值的内部基准电压源，用于一对镜像放大器，它可在输出端（折合到共模电压cmv）提供相等但极性相反的信号。关于此功能的更多信息，请参考ad8331数据手册 。vga的引脚11 （vcm）既可以作为输入，也可以作为输出。作为输出时，vcm电路可以在引脚11上进行去耦，或者可以通过一个电压源驱动该引脚，以修改共模电压的值，从而适应具有不同输入范围的各种adc。如果保持浮地，vcm电压将为电源电压的一半，这对于交流耦合应用是最佳值。
引脚12 （clmp）将输出摆幅箝位在adc差分输入的限制内，从而避免出现可能会严重影响转换器的过驱问题。利用一个简单的电阻控制箝位幅度。如果clmp引脚上没有任何连接，则箝位电压为以2.5 v共模电压为中心的差分4.5v峰峰值。
测试波形选择1 mhz正弦波，利用 adc analyzer™软件恢复的波形如图2所示。采样频率为65 msps，对应于ad9215的65 msps版本。lna输入信号为70 mv峰峰值，经过外部低通和高通滤波器处理，可滤除信号发生器的杂散。vga增益为29 db，可将信号放大到大约adc满量程输入电压的一半。vga与adc之间的高通和低通滤波组合可衰减50 khz以下的低频噪声（33 ω和100 nf可产生48 khz的低频截止频率），以及100 mhz以上的频率（42 pf和33 ω可产生114 mhz的高频截止频率）。
图2：重建的满量程2 v峰峰值1 mhz正弦波，采样速率为65 msps
通过减小lna输入端以及lna与vga输入端之间的串联电容值，可以进一步实现高通滤波。
如果voh和vol上的pcb走线杂散电容约超过25 pf，则可能需要一个输出去耦网络，它由100 ω固定电阻与ad8331各输出端串联插入的一个铁氧体磁珠并联组成。否则，便不需要这一网络。
大部分现代adc都可以通过引脚接入内部基准电压源。ad9215的内部基准电压为1 v，外部电阻使共模输入电压偏置3 v电源电压的一半。
数据捕捉板与笔记本电脑接口。adc analyzer软件可启动转换器，并提供波形或fft显示。关于ad9215配置的详细信息，请参考ad9215数据手册。
图3是该测试设置的简化框图。评估板上装有一个20引脚、双排接头，它与转换器接口板上的连接器一半相结合。评估板由标准笔记本电脑上运行的adc analyzer软件进行控制。
图3：测试配置框图
本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现最佳性能，必须采用适当的布局、接地和去耦技术（请参考 教程mt-031——“实现数据转换器的接地并解开agnd和dgnd的谜团”，以及 教程mt-101 ——“去耦技术”）。
常见变化
其它单通道、10位adc包括ad9214（适合较低输入频率）或ad9411（适合较高采样速度应用）。
5G小基站产业链条整体呈现出上下游不足现状?
默认网关是什么_默认网关怎么查
【新专利介绍】基于关键器件的智能电能表加速退化试验方法
『这个知识不太冷』了解 RF 前端和滤波器
霍尔传感器在智能坐便器无刷电机上的应用解析
高频AD8331 VGA与 ADC AD9215互连
TPCAST推出适配HTC VIVE的无线套件
基于DWC_ether_qos的以太网驱动开发-LWIP的堆管理介绍
智慧照明与健康照明的现状及未来
微动开关范例 欧姆龙锁体微动开关满足市场新需求
西门子Simcenter技术大会将于2022年1月12-13日在成都举行
日产宣布将出售其电动汽车电池部门给远景能源
特斯拉股价创新高峰，大众全球第二地位不保
Brookman将在2021年3月底成为Toppan的子公司
互联网信息技术打破疫情防控地理空间阻隔
MAX34440 6路复杂系统监测器(附图)
iQOO成功上位，超越小米成国内安卓一哥
紫外激光打标机在键盘和鼠标进行标记效果如何
iPhone8上市时间确定：iPhone8双卡双待来袭？已打包出货美国，腮红金成亮点
TCL洗衣机：坚守初心，矢志创新