9-2015

BauelementeDifferentieller Diplexer löst Probleme beimBetrieb von direkt abtastenden A/D-WandlernAnalog/Digital-Wandler (ADCs)mit einer direkt abtastendenPipeline produzieren eine Vielzahlunterschiedlicher Mischprodukte,ganz so wie passiveMischer. Bei schnellen ADCssind dies Summen- und Differenzprodukte,die über GHz-Frequenzenhinausgehen und sinddas Ergebnis von Überschwingernund Spannungsspitzen,die von der abrupten Verbindungder Abtastkondensatorenherrühren, sobald der ADC dieAbtastung fortsetzt. Zusätzlichdürfen Störungen, die unmittelbarvor dem Abtasten in dasEingangsnetzwerk geleitet werden,beim Abtastvorgang nichtzurückgeführt werden. Je höherdie Abtastgeschwindigkeit undje höher das Auflösungsvermögendieser ADCs, umso deutlicherwerden die Auswirkungeneiner schlechten Kontrolle dieserKommutierungsprodukte, nachfolgendals „diese Produkte“bezeichnet.Einfache Summen- und Differenzproduktewürden auf dieFrequenzen, bei denen sie imBasisband auftreten, zurückgefaltetund weitgehend wegfallen,wenn die Verstärkungsfehlergering sind. Es gibt jedoch auchunvermeidbare nicht-lineareProdukte, die diese einfachenMischprodukte begleiten unddie, solange sie nicht gedämpftDerek RedmayneStaff ScientistMixed Signal ProductsLinear TechnologyCorporationwww.linear.comoder absorbiert werden, zu Störungenführen. Dabei ist aucheine Zeitkomponente involviert,sodass die Entfernung und dasEinschwingen eine Rolle spielenmüssen.HF-Ingenieure, die mit der Aufgabekonfrontiert sind, ähnlicheProdukte im Fall eines passivenMischers zu kontrollieren, werdendie Notwendigkeit für einAbsorbtionsnetzwerk im RFundIF-Pfad, wenn nicht sogar imLO-Pfad sehen. Sie werden vielleichthäufig nicht sofort erkennen,dass sie bei einem ADC dengleichen Problemen gegenüberstehen.Haben sie diese Ähnlichkeitaber einmal erkannt, dannist ein erfahrener HF-Ingenieurbesser vorbereitet, mit diesenProblemen umzugehen.Der LTC2107, ein 16-Bit-ADCmit 210 MS/s Abtastrate und80 dB Signal-Rauschabstand(SNR), ist ein Paradebeispieldafür, dass das Stehwellenverhältnis(VSWR) des analogenEingangspfads sehr gut bis hinaufzu GHz-Frequenzen seinmuss – dem Frequenzbereich,in dem diese Mischprodukteeventuell signifikant gedämpftwerden. Dieser Punkt wirdhäufig nicht erkannt, da er inmodernen, schnellen ADCs bisüber 5 GHz ausgeweitet wird.Diese Produkte, Abbilder desEingangssignals gespiegelt anjeder Harmonischen des Takts,fangen unter 2 GHz gar nicht anzu dämpfen. Das hohe SNR desLTC2107 ist insofern ein zweischneidigesSchwert, da die größerenAbtastkondensatoren dieLeistung in diesen Mischproduktenerhöhen und damit die Fähigkeitverbessern, die Auswirkungender Reflexionen, die vonBild 1: Zweifach abgeschlossener Treiber für Frequenzen von20 MHz bis 400 MHzImpedanzunterschieden zurückgeworfen werden, aufzulösen.Absorptive Filter haben bewiesen,dass sie gute Ergebnisse beisolchen ADCs ergeben, sind aberim Layout sehr komplex undteuer. Die Komponentenanzahleines absorptiven Bandpassfiltersbeträgt mindestens daszwei- bis dreifache eines reflektivenBandpasses der gleichenOrdnung. Eine noch größereKomplexität kann von den Hilfsmittelnherrühren, die benötigtwerden, die Effekte der Eigenresonanzfrequenz(SRF) in denEndspulen zu kontrollieren.Anwendungen mit geringererFrequenz können adressiert werden,indem man einen schnellenRückkoppelverstärker einsetzt,wie z.B. den differentiellen Verstärker/ADC-TreiberLTC6409von Linear Technology mitQuell abschluss (source terminated)aber mit einem differenziellenDiplexer mit diskretenElementen, um die Aufgabeder Absorption bei hohen Frequenzenauszuführen. Deshalbist dies eine absorptive Quellefür den ADC. Ein einfacherReihenabschluss dieser Quellereicht nicht aus, um eine guteRückflussdämpfung (S22) übereiner bestimmten Frequenz zuerzielen, wenn die Ausgangsimpedanzdes Verstärkers ansteigt.Bei GHz-Frequenzen kanndie Rückflussdämpfung einesabsorptiven LC-Filters, Bandpassesoder Tiefpassfilters eineHerausforderung sein, und zwarwegen der Limitierungen durchdie Eigenresonanzfrequenz derSpulen, der Induktivität derKondensatoren, der Effekte vonkurzen Übertragungsleitungssegmentenzwischen den Bauelementenund der offensichtlichenparasitären Kapazitätder Anschlussflächen unter denElementen.Ein differenzieller LTCC-Diplexer(low temperature co-firedceramic) von Soshin Electric, in34 hf-praxis 9/2015