Impedanz der Differenzeingänge an AD-Wandlern

Ich versuche derzeit, einen ziemlich schnellen ADC / DAC-Wandler-Chip an ein FPGA anzuschließen, um in Zukunft HF zu empfangen und zu senden, aber den Konverter zum Laufen zu bringen und einen Signalgenerator und ein Oszilloskop zum Testen anzuschließen, ist momentan mein Hauptziel .

Ich komme aus der digitalen Welt. Ich habe alle Arten von digitalen Schaltkreisen ausgeführt und einen AD-Wandler für einfache Aufgaben mit einem Mikrocontroller verwendet, aber wenn es um analoge Hochgeschwindigkeitssignale geht, die differentiell und empfindlich gegenüber verschiedenen Faktoren wie Impedanz usw. sind, habe ich im Grunde keine Ahnung, was ich bin. Ich tue.

Der Chip, den ich für dieses Projekt verwenden möchte, ist der AD9862 . Es ist ziemlich alt, aber sie sind nicht sehr teuer, leicht zu löten und wurden von Ettus Research in mehreren Modellen ihrer USRPs verwendet, die ich als Referenzplattform verwende. Wenn Sie einen Vorschlag für einen besseren Chip haben, sagen Sie es mir bitte!

Jetzt geht es mir hauptsächlich um die gesamte analoge Domäne. Der AD9862 verfügt über 2 Differenzeingänge, die optional gepuffert werden können (was sollte ich tun, oder?). Das Datenblatt besagt, dass der Eingangspuffer eine konstante Impedanz von 200 Ohm hat. Jetzt möchte ich nur diese beiden AD-Kanäle an einen unsymmetrischen SMA-Anschluss mit einer Impedanz von 50 Ohm anschließen, um später einen Signalgenerator oder ein Funk-Frontend anzuschließen. Dafür brauche ich einen Balun.

Ettus hat das auch getan. Sie haben mehrere Tochterplatinen, die Sie an das Baseboard anschließen können, um verschiedene Frontends an den AD- / DA-Konverter anzuschließen. Wenn ich mir nun das BasicRX Daughterboard (was: einfachstes Tochterboard ) anschaue, das genau das tut, was ich will, sehe ich, dass sie einen Balun namens ADT1-1WT verwenden . Wenn ich das nachschaue, sagt mir das Datenblatt, dass es eine Impedanz von 75 Ohm hat. Ist das nicht völlig falsch? Ich dachte, ich brauche einen 50 Ohm unsymmetrischen bis 200 Ohm symmetrischen Transformator.

Auch der Eingang wird mit einem 50-Ohm-Widerstand abgeschlossen und der Ausgang, der direkt ohne weitere Komponenten außer einem Stecker zum AD (VINP_A / VINN_A und B) geht, wird in Reihe geschaltet (richtig? Oder ist das ein Tiefpassfilter mit dem 10pF Kondensator? Ich habe irgendwo auf einer Mailingliste gelesen, dass die Werte für ein Tiefpassfilter in diesem Schema (BTW) mit 50 Ohm falsch sind. Das stimmt überhaupt nicht mit der 200-Ohm-Eingangsimpedanz des AD-Eingangs überein. Es wäre großartig, wenn mir das jemand erklären könnte! Für mich sind alle Werte völlig falsch.

Und was ist mit den Spuren auf einer Leiterplatte? Sie müssen auch die richtige Impedanz haben, um Reflexionen und stehende Wellen zu verhindern. Also muss ich sie zusammenbringen, denke ich? Der Ausgang des Baluns sollte also eine Differenzspur mit einer Differenzimpedanz von 200 Ohm sein, die zum AD-Eingang führt, und auf der anderen Seite des Baluns muss eine 50-Ohm-Spur zum SMA-Anschluss führen.

Wenn jemand etwas Licht in diese Sache für mich bringen könnte, wäre das großartig! Dies sind alles Dinge, die Sie anscheinend nur an der Universität lernen, wenn Sie Elektrotechnik als Hauptfach belegen und ich Informatik studiert habe. Dies ist alles nur ein amateurhaftes Hobby für mich, also bin ich im Moment irgendwie verloren :(

Der AD9862 hat eine typische Eingangsimpedanz von 200 Ohm und das ist von Interesse, aber nicht von großer Bedeutung, wenn es um die Schnittstelle zur Außenwelt geht. Im Allgemeinen ist es einfacher, mit einer Chip-Eingangsimpedanz von unendlich zu arbeiten. Auf diese Weise kann sie ignoriert werden, vorausgesetzt, der Chip befindet sich nicht mehr als einige Zentimeter vom Widerstand / den Komponenten entfernt, die die eingehende Leitung abschließen.

Ich sage ein paar Zentimeter, aber das hängt wirklich von der Frequenz (den Frequenzen) ab, die Sie empfangen. Angenommen, die maximale interessierende Frequenz beträgt 300 MHz - sie hat eine Wellenlänge von 1 Meter und eine Faustregel besagt, dass Sie keine Probleme haben werden, 10 cm (4 Zoll) zu speisen, wenn Ihre Leiterplattenverfolgung weniger als ein Zehntel der Wellenlänge beträgt. zum Chip vom Leitungsterminator.

Andere Leute sagen vielleicht weniger, aber es ist nur eine Faustregel. Daher sind die Chip-PCB-Spuren, die auf eine bestimmte Impedanz abgestimmt sind, auch nicht so kritisch, sofern die Faustregel eingehalten wird. Die Tatsache, dass der Chip eine Eingangsimpedanz von 200 Ohm hat, hilft dabei leicht - ein verteilter Lastabschluss (anstelle eines einzelnen 50 Ohm- oder 75 Ohm-Termiantors) ist ebenfalls zulässig (Faustregel usw.).

Nun der Balun. Ja, es heißt, es ist ein 75-Ohm-Balun, aber am Ende des Tages ist es ein Transformator, an dem normalerweise nichts von 75 Ohm oder 50 Ohm beteiligt ist. Es heißt, es handelt sich um ein 1: 1-Impedanzgerät, was für mich bedeutet, dass bei 50 Ohm (oder 75 Ohm) auf einer Seite des Transformators diese Impedanz für den beabsichtigten normalen Frequenzbereich auf die andere Seite reflektiert wird zum.

Die Impedanz auf der Chipseite des Baluns beträgt 200 Ohm (Chip) + 50 Ohm (R4) + 50 Ohm (R5) = 300 Ohm. Auch dies wird nicht so gut funktionieren wie eine Impedanz von 75 Ohm, aber es wird wahrscheinlich keinen massiven Deal machen - es ist nicht optimal, aber es ist sehr schwierig, anhand der Balun-Spezifikation zu sagen, wie weit es vom Optimum entfernt sein wird. Ich vermute, dass es nicht perfekt ist, aber Sie werden die Signale wahrscheinlich nicht um mehr als ein paar dB verschlechtern.

Diese 300 Ohm werden auf die Primärseite des Baluns reflektiert und werden parallel zu 50 Ohm (R3). Die Nettoimpedanz, die in die Schaltung schaut, beträgt jetzt ungefähr 43 Ohm. Ich muss sagen, dass dies natürlich schöner wäre, wenn es näher an 50 Ohm wäre, ABER ich kenne die Impedanz des Kabels, für das diese Schaltung bestimmt ist, nicht. Es könnte 50 Ohm betragen, und in diesem Fall besteht die Tendenz, dass Wellen und Reflexionen im Kabel auf und ab stehen, aber nichts ist so schwerwiegend, dass der Betrieb unterbrochen wird. Das Kabel könnte ein 45-Ohm-Kabel sein (nicht unbekannt).

Wenn Sie eine Schaltung herstellen, würde ich 62 Ohm für R3 verwenden und die am Eingang angegebene Impedanz würde etwa 51,4 Ohm betragen.

Denken Sie daran, dass der wichtigste Teil dieses Designs darin besteht, die Impedanz des Kabels anzupassen, um ernsthafte Reflexionen zu vermeiden. Es spielt keine Rolle, ob die Anpassungsimpedanz zwischen R3, R4, R5 und dem Chip verteilt ist, sofern die Leiterplattenspuren nicht übermäßig lang sind UND die Leiterplattenspuren nicht auf genau 50 Ohm ausgelegt sein müssen, sofern die Längen kurz sind.