差分直流耦合ADC输入的精确控制方法

简介：
本研究提出了一种针对差分直流耦合ADC输入端的精确控制方法，旨在优化信号处理性能与稳定性。 在处理高速模拟-数字转换器（ADC）信号时，精确控制差分信号的直流耦合输入尤为重要，特别是在供电电压降低、输入信号摆幅减小的情况下。这通常涉及共模电压的精确定位，这对于确保信号完整性至关重要。 两个核心概念是差分信号和直流耦合。差分信号是指相对于公共参考点（即共模电压）传输的一对电信号；其中一个为正相位，另一个为负相位，并且它们具有相同的幅度但相反的极性，使得总和为零。这种配置减少了外部干扰与噪声的影响。 直流耦合是直接连接两个设备输入输出的一种方式，不使用电容器阻止直流成分通过。相比之下，交流耦合利用电容来阻挡直流电压而允许交流信号传输。在许多高速ADC应用场景中，由于共模电压对ADC性能至关重要，因此通常选择直流耦合方法。 设计ADC输入电路时需精确控制共模电压。随着供电电压降低及输入信号摆幅减小，确保该值被精确定位在所需范围内变得尤为关键。这需要保证输入信号的直流分量不会超出ADC允许范围内的限制条件。 对于交流耦合而言，只需使用电容器阻止直流成分而让交流信号通过即可实现相对简单的操作模式；然而，在处理差分直流耦合时，则需采用更为复杂的设计方案以确保共模电压和摆幅符合ADC要求。这通常包括应用二阶滤波电路来排除不需要的频率成分如高频噪声或镜像频段。 文中提到，设计这种类型的二阶滤波器需要考虑LC（电感-电容）组件的选择：即要选取合适的L值与C值得组合方式避免谐振点落在所需带宽内；同时串联电阻有助于隔离运放及其负载，并提供一定程度上防止过大电流流入ADC的保护作用。 另外，电路中还需要特别设计阻抗匹配网络，包括Rg和Rt等组件。在某些情况下，使用这些元件可以控制共模电压而不影响交流信号传输特性。此外，在处理噪声时差分RLC滤波器也起到了重要作用：通过合理配置其输出端电阻（如RF与RG），能够有效去除信号链路及放大器引入的干扰。 为了确保电路稳定性，ADC内部通常配备有保护二极管以防止超出正常工作范围内的输入导致器件损坏。串联电阻则用于限制流经这些保护元件的最大电流值不超过设备规定的限值范围内，从而避免可能发生的故障情况发生。 另外值得注意的是，许多高速ADC提供Vcm参考电压输出功能，在进行多路并行操作时可以帮助减少不同通道之间的共模误差，并保持各路径上的一致性以及高精度性能表现水平。 设计一个能够精确控制差分信号直流耦合输入的电路涉及多个方面考虑因素：包括适当的滤波器配置、阻抗匹配策略、保护机制及对共模电压的具体管理。所有这些措施都是为了确保高速ADC接收到高质量且符合其要求条件下的输入数据，进而生成准确可靠的数字输出结果。