Impedenza degli ingressi differenziali sui convertitori AD

Attualmente sto cercando di collegare un chip convertitore ADC / DAC piuttosto veloce a un FPGA per ricevere e trasmettere RF in futuro, ma far funzionare il convertitore e collegare un generatore di segnale e un oscilloscopio per il test è il mio obiettivo principale in questo momento .

Vengo dal mondo digitale. Ho fatto tutti i tipi di circuiti digitali e ho usato un convertitore AD per compiti facili con un microcontrollore, ma quando si tratta di segnali analogici ad alta velocità che sono differenziali e sensibili a diversi fattori come l'impedenza e così via, praticamente non ho idea di cosa io ' sto facendo.

Il chip che voglio usare per questo progetto è l' AD9862 . È piuttosto vecchio ma non sono molto costosi, facili da saldare e sono stati usati da Ettus Research in diversi modelli dei loro USRP che sto usando come piattaforma di riferimento. Se hai un suggerimento per un chip migliore, per favore dimmelo!

Ora la cosa principale di cui mi occupo è l'intero dominio analogico. L'AD9862 ha 2 ingressi differenziali che possono essere opzionalmente bufferizzati (che è quello che dovrei fare, giusto?) E il foglio dati dice che il buffer di ingresso ha un'impedenza costante di 200 Ohm. Ora quello che voglio fare è semplicemente portare quei due canali AD su un connettore SMA non bilanciato con impedenza di 50 Ohm per collegare un generatore di segnale o un frontend radio in seguito. Quindi, ho bisogno di un Balun per quello.

Anche Ettus lo ha fatto. Hanno diverse schede madri che è possibile collegare alla scheda base per avere frontend diversi collegati al convertitore AD / DA. Ora, se guardo la Daughterboard BasicRX (era: la figlia più semplice ) che fa esattamente quello che voglio, vedo che stanno usando un Balun chiamato ADT1-1WT . Se lo cerco, il foglio dati mi dice che ha un'impedenza di 75 Ohm. Non è totalmente sbagliato? Pensavo di aver bisogno di un trasformatore bilanciato da 50 Ohm non bilanciato a 200 Ohm.

Inoltre l'ingresso è terminato con un resistore da 50 Ohm e l'uscita che va, direttamente senza altri componenti tranne un connettore, all'AD (VINP_A / VINN_A e B) è terminata in serie (giusto? O è un filtro passa basso con il Condensatore 10pF? Ho letto su una mailing list da qualche parte che i valori per un filtro passa basso sono sbagliati in questo schema BTW) con 50 Ohm. Ciò non corrisponde affatto all'impedenza di ingresso di 200 Ohm dell'ingresso AD. Sarebbe fantastico se qualcuno potesse spiegarmelo! Per me tutti i valori sono totalmente fuori.

Inoltre, che dire delle tracce su un PCB? Devono anche avere la giusta impedenza per prevenire riflessi e onde stazionarie. Quindi devo abbinarli, suppongo? Quindi l'uscita del balun dovrebbe essere traccia differenziale con un'impedenza differenziale di 200 Ohm che va all'ingresso AD e sull'altro lato del balun, ho bisogno di una traccia di 50 Ohm che va al connettore SMA?

Se qualcuno potesse far luce su questo per me, sarebbe fantastico! Queste sono tutte cose che sembri imparare all'università solo se prendi l'ingegneria elettrica come specialista e io ho preso l'informatica e questo è solo un hobby amatoriale per me, quindi in questo momento mi sono perso :(

L'AD9862 ha un'impedenza di ingresso di 200 ohm tipica e questo è di qualche interesse ma non di grande importanza quando si tratta di interfacciarsi con il mondo esterno. In generale, un'impedenza di ingresso del chip dell'infinito è più facile da lavorare - in questo modo può essere ignorata a condizione che il chip non si trovi a qualche centimetro di distanza dal resistore / componenti che terminano la linea in ingresso.

Dico qualche centimetro, ma ciò dipende davvero dalla frequenza o dalle frequenze che stai ricevendo. Supponiamo che la frequenza massima di interesse sia 300 MHz - ha una lunghezza d'onda di 1 metro e una regola empirica dice che se il tracciamento del tuo pcb è inferiore a un decimo della lunghezza d'onda, non avrai problemi di alimentazione di 10 cm (4 pollici) al chip dal terminatore di linea.

Altre persone possono dire di meno, ma è solo una regola empirica. Pertanto, le tracce del circuito stampato del chip abbinate a una certa impedenza non sono così critiche né fornire la regola empirica è soddisfatta. Il fatto che il chip abbia un'impedenza di ingresso di 200 ohm aiuta leggermente questo: è consentita anche una terminazione del carico distribuito (anziché un singolo termiantor da 50 ohm o 75 ohm) (regola empirica ecc.).

Ora il balun. Sì, dice che è un balun da 75ohm ma alla fine della giornata è un trasformatore con nulla di solito intrinsecamente 75ohm o 50 ohm ish al riguardo. Dice che è un dispositivo di impedenza 1: 1 che significa per me che se ci sono 50 ohm (o 75 ohm) su un lato del trasformatore, questa impedenza si riflette sull'altro lato per la normale gamma di frequenze a cui è destinata per.

L'impedenza sul lato chip del balun è di 200 ohm (chip) + 50 ohm (R4) + 50 ohm (R5) = 300 ohm. Ancora una volta, questo non funzionerà come un'impedenza di 75 ohm, ma probabilmente non farà un grosso affare - non è ottimale ma è molto difficile dire dalle specifiche balun quanto sarà ottimale. La mia ipotesi è che non sia perfetto, ma probabilmente non deteriorerai i segnali di oltre un paio di dB.

Questo 300 ohm si riflette sul lato primario del balun e diventa in parallelo con 50 ohm (R3). L'impedenza netta che guarda al circuito ora è di circa 43 ohm. Devo dire che chiaramente sarebbe meglio se fosse più vicino a 50 ohm MA, non so l'impedenza del cavo a cui questo circuito è destinato. Potrebbe essere di 50 ohm e nel qual caso ci sarà una tendenza a onde stazionarie e riflessi su e giù per il cavo, ma nulla di così grave ucciderà le operazioni. Il cavo potrebbe essere un cavo da 45 ohm (non inaudito).

Se stai realizzando un circuito, userei un 62 ohm per R3 e l'impedenza presentata all'ingresso sarebbe di circa 51,4 ohm.

Ricorda, la parte più importante di questo design è quella di abbinare l'impedenza del cavo per evitare gravi riflessi. Non importa se l'impedenza di adattamento è distribuita tra R3, R4, R5 e il chip a condizione che le tracce del PCB non siano eccessivamente lunghe E che le tracce del PCB non debbano essere progettate per essere esattamente di 50 ohm purché le lunghezze siano corte.