Impedancja różnicowych sygnałów wejściowych w przetwornicach AD

Obecnie próbuję podłączyć dość szybki układ konwertera ADC / DAC do układu FPGA, aby odbierać i transmitować RF w przyszłości, ale teraz moim głównym celem jest uruchomienie konwertera i podłączenie generatora sygnału i oscyloskopu do testowania .

Pochodzę ze świata cyfrowego. Zrobiłem wszelkiego rodzaju obwody cyfrowe i użyłem konwertera AD do łatwych zadań z mikrokontrolerem, ale jeśli chodzi o analogowe sygnały wysokiej prędkości, które są różnicowe i wrażliwe na kilka czynników, takich jak impedancja itp., Zasadniczo nie mam pojęcia, co ja ” robię.

Układ, którego chcę użyć w tym projekcie, to AD9862 . Jest raczej stary, ale nie są one bardzo drogie, łatwe do lutowania i zostały wykorzystane przez Ettus Research w kilku modelach ich USRP, których używam jako platformy referencyjnej. Jeśli masz propozycję lepszego układu, powiedz mi!

Teraz najważniejsze jest cała domena analogowa. AD9862 ma 2 wejścia różnicowe, które można opcjonalnie buforować (co powinienem zrobić, prawda?), A arkusz danych mówi, że bufor wejściowy ma stałą impedancję 200 Ohm. Teraz chcę tylko przenieść te dwa kanały AD do niezrównoważonego złącza SMA o impedancji 50 Ohm, aby później podłączyć generator sygnału lub interfejs radiowy. Potrzebuję do tego Baluna.

Ettus też to zrobił. Mają kilka płyt głównych, które można przymocować do płyty głównej, aby różne konektory były podłączone do konwertera AD- / DA. Teraz, gdy spojrzę na płytę podstawową BasicRX (była: najłatwiejsza płyta główna ), która robi dokładnie to, co chcę, widzę, że używają Baluna o nazwie ADT1-1WT . Jeśli spojrzę na to, arkusz danych mówi mi, że ma impedancję 75 Ohm. Czy to nie jest całkowicie złe? Pomyślałem, że potrzebuję transformatora niezrównoważonego 50 Ohm do 200 Ohm.

Również wejście jest zakończone rezystorem 50 Ohm, a wyjście, które przechodzi bezpośrednio bez żadnych komponentów poza złączem do AD (VINP_A / VINN_A i B) jest szeregowo zakończone (prawda? Czy to filtr dolnoprzepustowy z Kondensator 10pF? Czytałem gdzieś na liście mailingowej, że wartości dla filtra dolnoprzepustowego są niepoprawne na tym schemacie BTW) przy 50 Ohm. To wcale nie pasuje do impedancji wejściowej 200 Ohm wejścia AD. Byłoby wspaniale, gdyby ktoś mi to wyjaśnił! Dla mnie wszystkie wartości są całkowicie wyłączone.

A co ze śladami na płytce drukowanej? Muszą także mieć odpowiednią impedancję, aby zapobiec odbiciom i falom stojącym. Więc chyba muszę je dopasować? Tak więc wyjściem baluna powinny być ślady różnicowe o impedancji różnicowej 200 Ohm idące do wejścia AD, a po drugiej stronie baluna potrzebuję ślad 50 Ohm idący do złącza SMA?

Gdyby ktoś mógł rzucić na to trochę światła, byłoby to niesamowite! To wszystko, czego wydaje się, że uczysz się na uniwersytecie, jeśli bierzesz elektrotechnikę jako specjalizację, a ja wziąłem informatykę, a to wszystko jest dla mnie tylko amatorskim hobby, więc teraz jestem trochę zagubiony :(

AD9862 ma typową impedancję wejściową wynoszącą 200 omów, co jest bardzo interesujące, ale nie ma większego znaczenia, jeśli chodzi o interfejs świata zewnętrznego. Mówiąc ogólnie, impedancja wejściowa układu scalonego o nieskończoności jest łatwiejsza do pracy - w ten sposób można go zignorować, pod warunkiem, że układ nie znajduje się w odległości większej niż kilka cali od rezystora / elementów kończących linię wejściową.

Mówię kilka centymetrów, ale tak naprawdę to zależy od częstotliwości, którą odbierasz. Powiedzmy, że maksymalna interesująca częstotliwość wynosi 300 MHz - ma długość fali 1 metr, a ogólna zasada mówi, że jeśli śledzenie płytki drukowanej jest mniejsze niż jedna dziesiąta długości fali, nie będziesz mieć problemów z karmieniem 10 cm (4 cale) do układu z terminatora linii.

Inni ludzie mogą powiedzieć mniej, ale jest to tylko ogólna zasada. Tak więc ścieżki płytki PCB dopasowywane do określonej impedancji nie są tak ważne, pod warunkiem, że zasada jest przestrzegana. Fakt, że układ ma impedancję wejściową wynoszącą 200 omów, nieco to pomaga - dopuszczalne jest również rozproszone zakończenie obciążenia (zamiast pojedynczego terminatora 50 omów lub 75 omów) (zasada kciuka itp.).

Teraz balun. Tak, to mówi, że jest to 75-omowy balun, ale pod koniec dnia jest to transformator bez niczego normalnie z natury 75-omowego lub 50-omowego. Mówi, że jest to urządzenie o impedancji 1: 1, co oznacza dla mnie, że jeśli po jednej stronie transformatora występuje 50 omów (lub 75 omów), impedancja ta jest odbijana na drugą stronę dla normalnego zakresu częstotliwości, które są zamierzone dla.

Impedancja po stronie układu balun wynosi 200 omów (chip) + 50 omów (R4) + 50 omów (R5) = 300 omów. Ponownie, to nie zadziała tak dobrze, jak impedancja 75 omów, ale prawdopodobnie nie zrobi ogromnej umowy - nie jest optymalna, ale bardzo trudno jest określić na podstawie specyfikacji balun, jak daleko będzie optymalna. Domyślam się, że nie jest idealny, ale prawdopodobnie nie pogorszysz sygnałów o więcej niż kilka dB.

To 300 omów jest odbijane na pierwotnej stronie baluna i staje się równoległe z 50 omami (R3). Impedancja netto w obwodzie wynosi teraz około 43 omów. Muszę powiedzieć, że byłoby to ładniejsze, gdyby było bliżej 50 omów, ALE, nie znam impedancji kabla, dla którego ten obwód jest przeznaczony. Może to być 50 omów, w którym to przypadku będzie tendencja do fal stojących i odbić w górę iw dół kabla, ale nic tak silnego, że nie zabije operacji. Kabel może mieć długość 45 omów (nie jest to niespotykane).

Jeśli tworzysz obwód, użyłbym 62 omów dla R3, a impedancja prezentowana na wejściu wynosiłaby około 51,4 omów.

Pamiętaj, że najważniejszą częścią tego projektu jest dopasowanie impedancji kabla, aby zapobiec poważnym odbiciom. Nie ma znaczenia, czy impedancja pasująca jest rozdzielona między R3, R4, R5 i układ, pod warunkiem że ślady PCB nie są nadmiernie długie ORAZ ślady PCB nie muszą być zaprojektowane tak, aby miały dokładnie 50 omów, pod warunkiem, że długości są krótkie.