Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler optimal ausnutzen – 2. Teil

11. März 2009, 10:35 Uhr | Alison Steer

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler optimal ausnutzen – 2. Teil

An den Eingängen schneller, direkt abtastender A/D-Wandler finden sich Mischprodukte in differenzieller Form, die auf die Kommutierung des Eingangssignals durch die Abtastung zurückzuführen sind. Sie erzeugen jedoch ebenfalls Gleichtakt-Artefakte, die stärker strahlen können als die differenziellen Komponenten, da das Netzwerk in diesem Fall eher einer unsymmetrischen Wellenleitung ähnelt. Ein unzureichend mit Masse verbundener Verstärker trägt unter Umständen wenig dazu bei, die differenziellen Anteile oder die Gleichtakt-Komponenten zu unterdrücken. Gelegentlich wird ein HF-Leistungsdetektor genutzt, um den Signalweg zum A/D-Wandler zu überwachen. Sehr oft wird in diesen Fällen auf jegliche Isolation verzichtet. Der HF-Leistungsdetektor wird hier stets einen gewissen nominellen Pegel feststellen, solange der A/D-Wandler abtastet. Manchmal werden HF-Leistungsdetektor und A/D-Wandler auch mit einem Splitter angesteuert, der jedoch ebenfalls außerhalb des Sperrbereichs nur eine minimale Isolationswirkung haben kann, speziell wenn die Reflexionsdämpfung am Eingangs-Port des Splitters unzureichend ist. Gelegentlich erweist sich ein Verstärker mit mäßiger Rückwärtsisolation als Ursache für ein solch unbefriedigendes Verhalten.

In diesen Situationen muss die vom HF-Leistungsdetektor empfangene Leistung vor den abschließenden Filtern und Treibern abgenommen werden. Dies sollte vielleicht sogar immer getan werden, da sich die an den A/D-Wandlern gelangende Leistung an seinem Ausgang äußert, während die Leistung vor der Bandbegrenzung nicht sichtbar ist. Sie sollte aber normalerweise bekannt sein, um die automatische Verstärkungsregelung richtig zu koordinieren.

Vorsichtsmaßnahme 7: Masseflächen für analoge und digitale Signale richtig isolieren

Das Isolieren von Masseflächen hat eine lange Geschichte. In den meisten Fällen bleiben Probleme allerdings nicht aus. Der häufigste Fehler, dem man immer wieder begegnet, besteht darin, mit digitalen CMOS-Ausgängen eines A/D-Wandlers die Lücke zwischen zwei Masseflächen zu überbrücken. Gelegentlich sind diese Flächen durch eine Induktivität, eine Ferritperle, einen Widerstand oder einfach eine Leiterbahn verbunden, manchmal erfolgt die Rückführung zur Stromversorgung über lange Zuleitungen. Leider ist es jedoch für die Fortpflanzung eines Signals erforderlich, dass der Massestrom entgegengesetzt zu den Ladungen auf der Wellenleitung fließt. Bei differenzieller Signalisierung geschieht dies im anderen Signal, während der Strom in der Massefläche vernachlässigbar ist. Überquert jedoch eine CMOS-Signalleitung eine Lücke der besagten Art, hat der ineffektive Weg des Massestroms zur Folge, dass sich eine Potentialdifferenz zwischen den Ebenen aufbaut. Es handelt sich hier um eine hochfrequente Potentialdifferenz, solange die Umleitung über den Massepfad kurz ist, doch mit zunehmender Pfadlänge reicht sie immer weiter in den niederfrequenten Bereich hinein. Ist diese Vorgehensweise schon unvermeidbar, sollten auf jeden Fall die LVDS- oder CML-Ausgänge des A/D-Wandlers benutzt werden. Der LTC2274 (Bild 1) ist z.B. ein 16-bit-A/D-Wandler mit 105 MSPS, der über seine 8B/10B-codierten CML-Ausgänge Daten mit 2,1 Gbit/s auf einem differenziellen Leiterpaar ausgeben kann.

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Bild 1. Neuer 16-bit-A/D-Wandler mit 105 MSPS und zweiadriger serieller JESD204-Schnittstelle.

  1. Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler optimal ausnutzen – 2. Teil
  2. Literatur
  3. Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler optimal ausnutzen – 2. Teil
  4. Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler optimal ausnutzen – 2. Teil
  5. Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler optimal ausnutzen – 2. Teil
  6. Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler optimal ausnutzen – 2. Teil