技术问答系列专题之五：关于宽带ADC前端设计考虑(下)

高性能模数转换器(ADC)“前端”的输入配置设计对达到要求的系统性能至关重要 。优化总体设计取决于很多因素 ，包括应用性质、系统组成和ADC的结构。以下的问答主要节绍了使用放大器和变压器影响ADC前端设计的一些重要的实际考虑。

问：变压器的重要特性是什么？

答：变压器有许多特性----例如电压增益和阻抗比、带宽和插入损耗、幅度和相位不平衡性，以及回波损耗。其它特性可能包括额定功率、配置类型(例如不平衡变压器或变压器)和中心点选项。

使用变压器进行设计并不总是一帆风顺的。例如，变压器的特性会随着频率变化，从而使变压器模型复杂化。在ADC应用中开始变压器建模的一个例子如图6所示。每一个参数都取决于所选用的变压器。如果变压器生产商可提供变压器的模型，建议你与他们联系。

图6：变压器模型。

变压器特性包括：

匝数比是次级电压与初级电压之比。

电流比与匝数比成反比。

阻抗比是匝数比的平方。

信号增益正好等于匝数比。尽管电压增益无噪声，但是要考虑其它因素——后面将会讨论到。

变压器可以简单地看作具有标称增益的带通滤波器。插入损耗是滤波器在规定频率范围内的损耗，虽然它是产品使用说明中最常见的测量技术指标，但还要考虑其它指标。

回波损耗是指从变压器的初级端看次级端有效阻抗不匹配特性的一种度量。例如，如果变压器的次级线圈与初级线圈的匝数比的平方是2:1，那么我们预期当次级端终止的阻抗为100 Ω时，反射到初级端的阻抗是50 Ω。然而，实际上不是严格符合这种关系；例如，反射到初级的阻抗会随着频率变化。一般地，随着阻抗比率增加，回波损耗的变化程度也随着增加。

幅度失衡和相失衡是变压器的重要特性。当要求设计非常高的中频时(高于100 MHz)，设计工程师可以通过这两项技术指标预测非线性误差的大小。随着频率的增高，变压器的非线性误差的也随着增加，通常是相位失衡起主要影响作用，相位失衡会转化为偶次谐波失真(主要是二次谐波)。

图7示出了单变压器配置和双变压器配置情况下，变压器的典型相位失衡与频率的关系曲线。

图7：在单变压器和双变压器配置情况下，变压器的相位失衡与频率的关系曲线。

请记住，因为变压器制造商不能都以相同的方法来规定所有的变压器指标，所以技术指标显然相同的变压器在相同情况下可能会表现出不同的性能。为你的设计方案选择变压器的最好方法是，收集和了解考虑到的所有变压器指标，向制造商索取在其产品技术资料中没有给出的所有关键数据。另外你可以使用网络分析器自己测量变压器的性能指标，可能会有用。