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

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

Fortsetzung des Artikels von Teil 3

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

Typische A/D-Wandler-Demo-Boards sind stets ein Kompromiss, da sie am analogen Eingang oder am Takteingang über einen weiten Frequenzbereich hinweg einsetzbar sein müssen. Im Labor werden diese Filter stets möglichst nahe am Demo-Board platziert, um die Potentialdifferenz zwischen dem Filter und dem Leitungsabschluss auf dem Demo-Board zu reduzieren. Dies unterbleibt jedoch häufig, wenn die Schaltungen des Demo-Boards in einem Design schlicht kopiert werden. Muss ein Signal zwischen zwei Boards oder Subsystemen übertragen werden, sollte es im Idealfall empfangsseitig und nicht senderseitig gefiltert werden. Dies entspricht nicht dem Hintereinanderschalten zweier Abschlüsse und ist ebenfalls nicht reziprok wie das Senden und Empfangen. Wird das Signal von einem Filter mit guter Reflexionsdämpfung im Durchlassband empfangen und von einer Quelle gesendet, die ebenfalls eine gute Reflexionsdämpfung im Durchlassband (oder breitbandig) aufweist, wird jede Potentialdifferenz zwischen den Massen beider Systeme durch das Filter (außerhalb des Durchlassbandes) bzw. durch die Wellenleitung (innerhalb des Durchlassbandes) unterdrückt. Diese Unterdrückung unterliegt freilich gewissen Beschränkungen, die sich nach der Güte der Anpassung richten. Allgemein wird eine Reflexionsdämpfung von 20 dB als akzeptabel angesehen. Wenn jedoch bei einer bestimmten Frequenz eine Potentialdifferenz von etwa –80 dBm besteht, kann sich diese als sichtbare Störlinie im Spektrum des A/D-Wandlers äußern.

Vorsichtsmaßnahme 6: GHz-Frequenzen beim Basisband-Design beachten

Direkt abtastende A/D-Wandler erzeugen Mischprodukte bis zu einigen GHz. Diese Tatsache wird im Zusammenhang mit schnellen A/D-Wandlern nicht selten beklagt und trifft unerfahrene Designer unvorbereitet. Häufig wird dies erst in einer späten Phase des Designs als Ursache von Störbeeinflussungen im Front-End von SDR-Lösungen aufgedeckt, die sich nicht selten im selben Gehäusefach befinden. Ist der Mischer in demselben Gehäusefach angeordnet wie der A/DWandler und verfügt dieses Fach über reflektierende Wände, werden diese im GHz-Bereich liegenden Mischprodukte vom LNA oder vom HF-Port des Mischers aufgefangen, in das ZF-Band umgesetzt und digitalisiert, wodurch sie bei einer anderen Frequenz erscheinen. Eine falsche Platzierung des LO (Local Oscillator) oder die Weiterleitung des Ansteuersignals des LO zum Mischer kann ebenfalls dafür sorgen, dass vom A/D-Wandler unerwünschte Störlinien aufgefangen werden.

Frequenzen, die vor dem Mischer empfangen werden könnten, müssen möglichst nah am Eingang des A/D-Wandlers unterdrückt werden, oder man ordnet den A/D-Wandler in einem eigenen Gehäusebereich an. In der Regel ist es ratsam, den A/D-Wandler zusammen mit den digitalen Schaltungen in einem Gehäuseteil zu platzieren, anstatt ihn im abgeschirmten HF-Teil unterzubringen. Müssen A/D-Wandler und HF-Teil unbedingt im selben Fach platziert werden, ist unbedingt die Antennenfläche sowohl am HF-Port des Mischers als auch am Eingangs-Netzwerk des A/D-Wandlers zu minimieren.

Dies wiederum bedingt, dass der dem A/D-Wandler vorangeschaltete Treiber oder das Filter möglichst nah am A/D-Wandler zu platzieren sind. Wird, wie allgemein üblich, ein Tiefpass- oder Bandpassfilter zwischen Verstärker und A/D-Wandler angeordnet, muss dieses Filter so ausgelegt werden, dass es die interessierenden Frequenzen durchlässt und die benachbarten Nyquist-Zonen bereits in den Sperrbereich fallen. Das Layout muss außerdem so angelegt sein, dass es auch GHz-Frequenzen unterdrückt und eine Abstrahlung bei diesen Frequenzen vermieden wird. Abstrahlungen ebenso wie die Einstrahlung unerwünschter Signale lassen sich eventuell durch differenzielle Signalisierung vermeiden. Dieser Vorteil wird jedoch durch jegliche Fehlanpassung der Bauelemente oder des Layouts, darunter auch Asymmetrien der Gehäusefächer, geschmälert. In weitem Abstand angeordnete differenzielle Filter in asymmetrischen Gehäusefächern werden sich eher wie unsymmetrische Strahler verhalten.


  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