Impedância de entradas diferenciais em conversores AD

Atualmente, estou tentando conectar um chip conversor ADC / DAC bastante rápido a um FPGA para receber e transmitir RF no futuro, mas fazer com que o conversor funcione e conectar um gerador de sinal e um osciloscópio para teste é meu principal objetivo agora .

Eu estou vindo do mundo digital. Eu fiz todos os tipos de circuitos digitais e usei um conversor AD para tarefas fáceis com um microcontrolador, mas quando se trata de sinais analógicos de alta velocidade que são diferenciais e sensíveis a vários fatores, como impedância, etc. estou fazendo.

O chip que quero usar para este projeto é o AD9862 . É bastante antigo, mas não é muito caro, fácil de soldar e foi usado pela Ettus Research em vários modelos de seus USRPs que estou usando como plataforma de referência. Se você tem uma sugestão para um chip melhor, por favor me diga!

Agora, a principal coisa que me preocupa é todo o domínio analógico. O AD9862 possui 2 entradas diferenciais que podem ser opcionalmente armazenadas em buffer (o que devo fazer, certo?) E a folha de dados diz que o buffer de entrada tem uma impedância constante de 200 Ohm. Agora, o que eu quero fazer é levar esses dois canais AD para um conector SMA desequilibrado com impedância de 50 Ohm para conectar um gerador de sinal ou uma interface de rádio posteriormente. Então, eu preciso de um Balun para isso.

Ettus fez isso também. Eles têm várias placas de expansão que você pode conectar ao rodapé para ter diferentes interfaces conectadas ao conversor AD / DA. Agora, se eu olhar para a placa-mãe BasicRX (era: a placa-mãe mais fácil ) que faz exatamente o que eu quero, vejo que eles estão usando um Balun chamado ADT1-1WT . Se eu procurar essa, a folha de dados me diz que ela tem uma impedância de 75 Ohm. Isso não está totalmente errado? Eu pensei que precisava de um transformador balanceado de 50 Ohm e 200 Ohm.

Além disso, a entrada é terminada com um resistor de 50 Ohm e a saída que vai, diretamente, sem mais componentes, exceto um conector, para o AD (VINP_A / VINN_A e B) é terminada em série (certo? Ou é um filtro passa-baixo com o 10pF capacitor? Eu li em uma lista de discussão em algum lugar que os valores para um filtro passa-baixo estão errados neste BTW esquemático) com 50 Ohm. Isso não corresponde à impedância de entrada de 200 Ohm da entrada do AD. Seria incrível se alguém pudesse me explicar isso! Para mim, todos os valores estão totalmente errados.

Além disso, e os traços em um PCB? Eles também precisam ter a impedância correta para evitar reflexos e ondas estacionárias. Então eu preciso combiná-los, eu acho? Portanto, a saída do balun deve ser traços diferenciais com uma impedância diferencial de 200 Ohm na entrada do AD e no outro lado do balun, preciso de um traço de 50 Ohm no conector SMA?

Se alguém pudesse lançar alguma luz sobre isso para mim, isso seria incrível! Essas são todas as coisas que você parece aprender na universidade se você se especializar em engenharia elétrica e eu cursou ciência da computação, e isso é apenas um hobby amador para mim, então estou meio perdido agora :(

O AD9862 possui uma impedância de entrada de 200 ohms típica e isso é de algum interesse, mas não de grande importância quando se trata da interface do mundo externo. De um modo geral, é mais fácil trabalhar com uma impedância de entrada do chip infinito - dessa forma, pode ser ignorada, desde que o chip não fique a alguns centímetros do resistor / componentes que terminam a linha de entrada.

Eu digo algumas polegadas, mas isso realmente depende da (s) frequência (s) que você está recebendo. Digamos que a frequência máxima de interesse seja 300MHz - ele tem um comprimento de onda de 1 metro e uma regra geral diz que se o seu rastreamento de PCB for menor que um décimo do comprimento de onda, você não terá problemas para alimentar 10cm (4 polegadas) para o chip do terminador de linha.

Outras pessoas podem dizer menos, mas é apenas uma regra de ouro. Portanto, as faixas de PCB do chip correspondendo a uma certa impedância não são tão críticas, desde que a regra seja cumprida. O fato de o chip ter uma impedância de entrada de 200 ohm ajuda um pouco - uma terminação de carga distribuída (em vez de um único termiantor de 50 ou 75 ohm) também é permitida (regra geral, etc.).

Agora o balun. Sim, ele diz que é um balun de 75 ohm, mas no final do dia é um transformador com nada normalmente inerente a 75 ohm ou 50 ohm. Ele diz que é um dispositivo de impedância 1: 1, o que significa para mim que, se houver 50 ohms (ou 75 ohms) em um lado do transformador, essa impedância será refletida no outro lado para a faixa normal de frequências a que se destina. para.

A impedância no lado do chip do balun é de 200 ohms (chip) + 50 ohms (R4) + 50ohms (R5) = 300 ohm. Novamente, isso não vai funcionar tão bem quanto uma impedância de 75 ohm, mas provavelmente não fará um grande negócio - não é o ideal, mas é muito difícil dizer pelas especificações de balun o quão longe será o ideal. Meu palpite é que não é perfeito, mas você provavelmente não irá deteriorar os sinais em mais do que alguns dB.

Esse 300 ohm é refletido no lado primário do balun e fica paralelo a 50 ohms (R3). A impedância líquida que olha para o circuito agora é de cerca de 43 ohms. Devo dizer que claramente isso seria melhor se fosse mais próximo de 50 ohms, MAS, não sei a impedância do cabo ao qual este circuito se destina. Pode ser de 50 ohms e, nesse caso, haverá uma tendência para ondas estacionárias e reflexos para cima e para baixo do cabo, mas nada tão grave que matará as operações. O cabo pode ser um cabo de 45 ohms (não inédito).

Se você está fazendo um circuito, eu usaria 62 ohm para R3 e a impedância apresentada na entrada seria de cerca de 51,4 ohms.

Lembre-se de que a parte mais importante deste projeto é corresponder à impedância do cabo para evitar reflexões sérias. Não importa se a impedância de correspondência é distribuída entre R3, R4, R5 e o chip que fornece os traços de PCB não são excessivamente longos E os traços de PCB não precisam ser projetados para ter exatamente 50 ohms, desde que os comprimentos sejam curtos.