Page 45 - 異質整合當道 材料接合應力強度備受矚目

DESIGN CORNER
設計新技術
評估高速射頻轉換器前端架構
Rob Reeder，德州儀器(TI)高速轉換器應用經理、Planet Analog Signal Chain Basics部落格#174 作者
在將換衡器(balun，全名為平衡-不平衡轉換器，亦稱為巴倫)、低 雜訊放大器(LNA)和全差分放大器(FDA)與TRF1208等單端轉差分 (S2D)放大器進行比較時，重要的是要回顧設計寬頻、高性能類比 數位轉換器(ADC)介面時所涉及的指標。如果提前考慮，以下五個 指標有助於讓設計專注在重點:
是一個無單位的參數，它顯示 在有用頻寬內有多少功率被反 射到負載中。網路輸入阻抗是 負載的特定值，通常為50Ω;
實際上，只需對前端頻寬、輸 入驅動和交流性能(SNR和SFDR) 的各頻率進行掃描，即可快速評估 整體前端設計的差異。觀察以下五 種不同的前端設計，對這些指標進 行比較權衡，如圖1所示。
換衡器本身有損耗，因此寬 頻換衡器介面需要更高的訊號 驅動電平，為了在ADC輸出上實 現-6dBFS，換衡器初級端的訊號 電平需高達+1dBm。由於所有其他 比較物件都使用了主動放大器元 件(所有這些元件都具有各種固有 增益)，因此所需的輸入驅動電平 將大大降低:從-5dBm~-16dBm。 可以進行進一步的分析和前端設 計，來「平衡」增益和輸入網路損 耗。與此同時，在深入瞭解交流性 能之前，這些資訊確實讓設計師對 預期結果提前有所瞭解。
• 頻寬:系統中的起始和截止頻 率，通 常 距 某 個 參 考 點 - 3 d B;
• 通帶平坦度:通常定義為指定 頻寬內可容忍的波動量或波紋 量，如1.0dB或+5dB，這些可以 或多或少地用斜率定義;
接下來，圖2顯示了在頻率高 達10GHz的頻段上，輸入頻寬和 輸入驅動電平的權衡。對於每款 設計，都考慮其前端頻寬(-3dB頻 寬)和1.4GHz頻率上達到-6dBFS 所需的輸入驅動電平。例如，查 看TRF1208資料，只需-16dBm 輸入訊號即可達到ADC滿量程值 的-6dBFS，然而，使用寬頻換衡 器時卻大約需要+1dBm才能達到 相同的水準。兩者之間，訊號強度 相差17dBm。換衡器和寬頻介面 網路會產生損耗，因此會提高整個 訊號鏈的雜訊係數。位於下方的跡
• AC性能中，對於單音來說，訊 噪比(SNR)和無寄生動態範圍 (SFDR)很重要;而對於雙音而 言，重要的卻是三次互調失真 (IMD3);
• 輸入驅動電平:該參數是頻寬、 輸入阻抗和VSWR的函數。該 電平確定轉換器滿量程輸入訊 號所需的增益或幅度。它高度 依賴前端元件——換衡器、放 大器和抗混疊濾波器——並且 可能是最難實現的參數之一。 需要明確的是，這些指標概括
SNR和SFDR
線顯示換衡器會產生損耗，而LNA 和FDA前端設計也是如此，其中包 括用於S2D訊號轉換的換衡器。
在相同頻寬上進行頻率掃描 可捕獲SNR、SFDR和IMD3性能。 這些是典型的標準測試，用於在設 計高速轉換器時進行比較權衡，圖 3顯示了各種架構之間的SNR權衡。
將紫色曲線視為基準性能，可 2022年8月 | www.eettaiwan.com
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• 輸入阻抗或電壓駐波比(VSWR):
了整個前端介面設計，而不僅是 ADC。事先考慮好這些指標，將有 助於在主動或被動前端之間做出 正確選擇。
圖2顯示出從大約DC到8GHz 的通帶平坦度。儘管所有前端設計 都可以達到8GHz，但每個設計都 有需要應對的不同的峰值和谷值。 平心而論，可以根據輸入網路值的 變化，以及設計的最終要求來微調 這些峰值和谷值。