Impédance des entrées différentielles sur les convertisseurs AD

J'essaie actuellement d'attacher une puce de convertisseur ADC / DAC plutôt rapide à un FPGA pour recevoir et transmettre des RF à l'avenir, mais faire fonctionner le convertisseur et attacher un générateur de signaux et un oscilloscope pour les tests est mon objectif principal en ce moment .

Je viens du monde numérique. J'ai fait toutes sortes de circuits numériques et utilisé un convertisseur AD pour des tâches faciles avec un microcontrôleur, mais en ce qui concerne les signaux analogiques à haute vitesse qui sont différentiels et sensibles à plusieurs facteurs comme l'impédance et ainsi de suite, je n'ai pratiquement aucune idée de ce que je '' Je fais.

La puce que je veux utiliser pour ce projet est l' AD9862 . C'est assez ancien mais ils ne sont pas très chers, faciles à souder, et ils ont été utilisés par Ettus Research dans plusieurs modèles de leurs USRP que j'utilise comme plateforme de référence. Si vous avez une suggestion pour une meilleure puce, dites-le moi!

Maintenant, la principale chose qui me préoccupe est tout le domaine analogique. L'AD9862 possède 2 entrées différentielles qui peuvent être mises en tampon en option (ce que je dois faire, non?) Et la fiche technique indique que le tampon d'entrée a une impédance constante de 200 Ohm. Maintenant, ce que je veux faire, c'est de sortir ces deux canaux AD vers un connecteur SMA asymétrique avec une impédance de 50 Ohms pour connecter un générateur de signaux ou une interface radio plus tard. Donc, j'ai besoin d'un Balun pour ça.

Ettus l'a fait aussi. Ils ont plusieurs cartes filles que vous pouvez attacher à la carte de base pour que différents frontaux soient connectés au convertisseur AD / DA. Maintenant, si je regarde la carte fille BasicRX (était: la carte fille la plus simple ) qui fait exactement ce que je veux, je vois qu'ils utilisent un Balun appelé ADT1-1WT . Si je regarde celui-là, la fiche technique me dit qu'il a une impédance de 75 Ohm. N'est-ce pas totalement faux? Je pensais avoir besoin d'un transformateur symétrique de 50 ohms à 200 ohms.

De plus, l'entrée se termine par une résistance de 50 Ohms et la sortie qui va, directement sans autres composants sauf un connecteur, à l'AD (VINP_A / VINN_A et B) est terminée en série (non? Ou est-ce un filtre passe-bas avec le Condensateur 10pF? J'ai lu sur une liste de diffusion quelque part que les valeurs d'un filtre passe-bas sont incorrectes dans ce schéma BTW) avec 50 Ohm. Cela ne correspond pas du tout à l'impédance d'entrée de 200 Ohms de l'entrée AD. Ce serait génial si quelqu'un pouvait m'expliquer ça! Pour moi, toutes les valeurs sont totalement fausses.

Et les traces sur un PCB? Ils doivent également avoir la bonne impédance pour éviter les réflexions et les ondes stationnaires. Je dois donc les faire correspondre, je suppose? Donc, la sortie du balun devrait être des traces différentielles avec une impédance différentielle de 200 Ohm allant à l'entrée AD et de l'autre côté du balun, j'ai besoin d'une trace de 50 Ohms allant au connecteur SMA?

Si quelqu'un pouvait m'éclairer à ce sujet, ce serait génial! Ce sont toutes des choses que vous ne semblez apprendre à l'université que si vous prenez le génie électrique comme un majeur et j'ai pris l'informatique et ce n'est qu'un passe-temps amateur pour moi, donc je suis un peu perdu en ce moment :(

L'AD9862 a une impédance d'entrée de 200 ohms typique et cela présente un certain intérêt mais n'est pas d'une importance majeure en ce qui concerne l'interfaçage avec le monde extérieur. D'une manière générale, il est plus facile de travailler avec une impédance d'entrée de puce infinie - de cette façon, elle peut être ignorée à condition que la puce ne se trouve pas à plus de quelques centimètres de la résistance / des composants qui terminent la ligne entrante.

Je dis quelques pouces, mais cela dépend vraiment de la ou des fréquences que vous recevez. Disons que la fréquence maximale d'intérêt est de 300 MHz - elle a une longueur d'onde de 1 mètre et une règle empirique dit que si le suivi de votre carte PCB est inférieur à un dixième de la longueur d'onde, vous n'aurez pas de problèmes d'alimentation 10 cm (4 pouces) à la puce du terminateur de ligne.

D'autres personnes peuvent en dire moins, mais ce n'est qu'une règle d'or. Ainsi, les pistes de circuits imprimés de la puce adaptées à une certaine impédance ne sont pas critiques non plus, à condition que la règle de base soit respectée. Le fait que la puce ait une impédance d'entrée de 200 ohms y contribue légèrement - une terminaison de charge distribuée (au lieu d'un seul termiantor de 50 ohms ou 75 ohms) est également autorisée (règle générale, etc.).

Maintenant le balun. Oui, il dit que c'est un balun de 75 ohms, mais à la fin de la journée, c'est un transformateur avec rien normalement inhérent à 75 ohms ou 50 ohms à ce sujet. Il dit que c'est un appareil d'impédance 1: 1 ce qui signifie pour moi que s'il y a 50 ohms (ou 75 ohms) d'un côté du transformateur, cette impédance est réfléchie de l'autre côté pour la gamme normale de fréquences à laquelle il est destiné pour.

L'impédance côté puce du balun est de 200 ohms (puce) + 50 ohms (R4) + 50 ohms (R5) = 300 ohms. Encore une fois, cela ne fonctionnera pas aussi bien qu'une impédance de 75 ohms, mais cela ne fera probablement pas une affaire massive - ce n'est pas optimal mais il est très difficile de dire à partir des spécifications de balun à quelle distance il sera optimal. Je suppose que ce n'est pas parfait, mais vous ne détériorerez probablement pas les signaux de plus de quelques dB.

Ces 300 ohms se reflètent sur le côté primaire du balun et deviennent parallèles à 50 ohms (R3). L'impédance nette à la recherche dans le circuit est maintenant d'environ 43 ohms. Je dois dire que ce serait clairement plus agréable s'il était plus proche de 50 ohms MAIS, je ne connais pas l'impédance du câble auquel ce circuit est destiné. Il pourrait être de 50 ohms et dans ce cas, il y aura une tendance aux ondes stationnaires et aux réflexions de haut en bas du câble, mais rien de si grave qu'il tuera les opérations. Le câble pourrait être un câble de 45 ohms (pas inconnu).

Si vous faites un circuit, j'utiliserais un 62 ohms pour R3 et l'impédance présentée à l'entrée serait d'environ 51,4 ohms.

N'oubliez pas que la partie la plus importante de cette conception consiste à faire correspondre l'impédance du câble pour éviter de graves réflexions. Peu importe si l'impédance d'adaptation est répartie entre R3, R4, R5 et la puce fournissant les traces de PCB ne sont pas excessivement longues ET les traces de PCB n'ont pas besoin d'être conçues pour être exactement de 50 ohms à condition que les longueurs soient courtes.