幾乎無噪聲、適用于成像應(yīng)用的 ADC 驅(qū)動器
我們開發(fā)了一款電源電路板,該電路板從單一 5V 輸入提供所有 4 個所需的電壓。該電源電路能給 4 個通道供電,不過甚至在 –125dBFS 時,也不會產(chǎn)生與 LT3471 使用的 1.2MHz 開關(guān)速率有關(guān)的干擾。
如圖所示,這個驅(qū)動器與 ADC 一起,產(chǎn)生 84.0dB SNR,其中包括電源電路板的貢獻(xiàn)。以下測試中,R1 為 75Ω,源阻抗為 50Ω。這個電路應(yīng)該適合 CCD 具有 50Ω 至 200Ω 輸出阻抗的情況,也應(yīng)該適合進(jìn)入保持電容器的電荷產(chǎn)生數(shù)百 Ω 有效阻抗的情況?焖 FET 緩沖器的使用可允許非常高的源阻抗。
圖 2:原型成像電路板
圖 3:原型 0.5 平方英寸、4 輸出電源
如果 CCD 出現(xiàn)瞬態(tài)時 dV/dt 超過了 LTC1395 的轉(zhuǎn)換率,或存在 RFI,那么就需要 22pF 的 C6。CCD 容許這么大幅度的電容負(fù)載。如果 LTC1395 的輸出級速度跟不上,那么輸入保護(hù)二極管的導(dǎo)通就會極大地降低輸入阻抗。這種導(dǎo)通幾乎在任何反饋放大器中都會發(fā)生。而且,如果電荷傳送機(jī)制暴露于這一輸入電流之下,可能即使是在 CCD 中緩沖一下,這種導(dǎo)通也會造成誤差。如果 C6 和放大器之間的距離延長,那么可能需要 R21 作為源終接電阻器。
這種拓?fù)鋬H在與輸入范圍大約為 2VP-P 的 ADC 一起使用、且 CCD 信號在 0V 至 4V 或 0V 至 5V 量級時是切實(shí)可行的。通過控制共模模式產(chǎn)生平衡-不平衡轉(zhuǎn)換需要衰減,而該拓?fù)淅昧诉@種衰減。這種情形類似于傳輸線平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器,在這種轉(zhuǎn)換器中,如果輸入和輸出端口之間的高共模阻抗對稱終止于 AC 地,那么該共模阻抗會產(chǎn)生平衡驅(qū)動。
如圖所示濾波器產(chǎn)生類似高斯噪聲的響應(yīng),在大約 40MHz 時下降 3dB。該濾波器獨(dú)立復(fù)制兩次,以提供一個對稱網(wǎng)絡(luò),保持 U1 的誤差貢獻(xiàn)以共模形式出現(xiàn)。
R7、R4 和 R17 以及與它們相對應(yīng)的組件滿足 U1 的穩(wěn)定性要求,將 0V 至 5V 信號衰減至 ±1V,并產(chǎn)生電平移位。這些組件實(shí)際上可以放置在 ADC 之后,用作端接組件,這能略微縮短穩(wěn)定時間。模擬實(shí)驗(yàn)表明,如果在 CCD 和 ADC 之間有很長的距離,那么在取代 R16 的一對 50Ω 電阻器之間的傳輸路徑可以延長。如果距離在 30cm 至大約 60cm 之間,那么電纜阻抗應(yīng)該為 75Ω。然后電源終接電阻器也會是 75Ω,而另一邊為 25Ω。如果可能,PCB 走線應(yīng)該高于 75Ω。
例如,如果這是打算驅(qū)動 LTC2185,那么可能有 350ps 的傳輸路徑。如果使用 LTC2270 系列,那么 17pF 采樣電容器要求這條傳輸線 (圖 1 中的 T1 和 T2) 應(yīng)該少于 40ps (大約 1cm)。
除了在 20Msps 和 25Msps 時數(shù)字化 ¼FS 至 ½FS 的小偏移頻率,為了證實(shí)這個電路可以用于 CCD 信號,還進(jìn)行了多項(xiàng)測試,包括:300kHz、–1dBFS 正弦波 (2 階和 3 階 -90dB SFDR),代表 CCD 信號中的 dV/dt;接近滿標(biāo)度且具附加在 200kHz、–20dB 正弦波的方波 (10MHz 和 5MHz)。結(jié)果顯示,在成對的“黑白像素”中,在由大的同步偏移產(chǎn)生的正弦波上沒有失真。
請注意圖 4 時間域曲線中兩個波形的形狀,這兩個波形是由方波中兩個電平之間每隔一個采樣轉(zhuǎn)換一次引起的。
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