差分信号共模电压ADC输入电路设计

差分信号共模电压ADC输入电路设计
随着ADC的供电电压的不断降低，输入信号摆幅的不断降低，输入信号的共模电压的精确控制显得越来越重要。

交流耦合输入相对比较简单，而直流耦合输入就比较复杂。

典型的例子是正交下变频（混频器）输出到ADC输入的电路设计。

混频器输出的是差分信号，其共模电压误差往往比较大，在送到ADC输入端之前需要进行滤波并且要把直流电平转换到ADC输入所需的电平上。

这样的设计就比较有挑战性。

在放大器输出端和ADC输入端之间，往往需要二阶滤波电路。

一方面，需要在ADC输入管脚前面放置电容来吸收ADC内采样保持电路的开关干扰。

另一方面，需要在放大器输出端放置电阻或电感来隔离这个容性负载，从而确保放大器的输出稳定。

设计二阶滤波的目的是获得更好的滤波特性和截至频率。

如果ADC内部输入端没有buffer，例如Intersil 的FemtoCharge系列ADC，ADC输入端会有明显的周期性（与采样频率一致）吸收电流。

这样，确保输入信号直流电平控制在ADC所需的电平范围内就显的非常重要。

新型的全差分放大器（FDA）可以控制输出差分信号的共模电压，而这个输出共模电压完全与输入电压无关。

请记住，这是通过在ADC Vcm管脚上输出特定电压实现的，与输入端信号链上的共模电压完全无关。

而从FDA输出到ADC输入端之间不可避免会有电压降，这是由于线路上的等效阻抗造成的。

这样，实际到达ADC输入端的共模电压不可避免会有一定误差，误差大小与ADC输入电流以及不同器件要求的不同共模电压相关，存在一定的不确定性。

目前大部分的高速ADC都是1.8V供电，所需输入共模电压大多在0.4-0.8V 之间，而且可以接受的误差范围都较小。

大多数新推出的ADC都会列出SFDR vs Vcm的曲线，Vcm与Vcm典型值之间不超过+/-200mV。

另外一个问题是：在FDA的直流耦合差分输出应用中，必然会有共模电流流过放大器反馈电路，在某些FDA型号或者应用中，这个电流会较大，甚至超过混频器的额定电流，并且/或者反过来对FDA前面的输入电流的共模电压产生影响，甚至导致信号饱和。

这些问题必须在设计直流耦合ADC输入电路的时候加以充分考虑。