Impedancia de entradas diferenciales en convertidores AD

Actualmente estoy tratando de conectar un chip convertidor ADC / DAC bastante rápido a un FPGA para recibir y transmitir RF en el futuro, pero hacer que el convertidor funcione y conecte un generador de señal y un osciloscopio para probar es mi objetivo principal en este momento .

Vengo del mundo digital. Hice todo tipo de circuitos digitales y usé un convertidor AD para tareas fáciles con un microcontrolador, pero cuando se trata de señales analógicas de alta velocidad que son diferenciales y sensibles a varios factores como la impedancia, etc., básicamente no tengo idea de lo que soy ''. Estoy haciendo.

El chip que quiero usar para este proyecto es el AD9862 . Es bastante antiguo, pero no son muy caros, fáciles de soldar, y Ettus Research los ha utilizado en varios modelos de sus USRP que estoy usando como plataforma de referencia. Si tiene una sugerencia para un mejor chip, ¡dígamelo!

Ahora lo principal que me preocupa es todo el dominio analógico. El AD9862 tiene 2 entradas diferenciales que pueden ser opcionalmente almacenadas (que es lo que debería hacer, ¿verdad?) Y la hoja de datos dice que el buffer de entrada tiene una impedancia constante de 200 Ohm. Ahora lo que quiero hacer es simplemente llevar esos dos canales AD a un conector SMA desequilibrado con una impedancia de 50 ohmios para conectar un generador de señal o una interfaz de radio más adelante. Entonces, necesito un Balun para eso.

Ettus hizo eso también. Tienen varias placas secundarias que puede conectar a la placa base para tener diferentes interfaces conectadas al convertidor AD- / DA. Ahora, si miro la placa hija BasicRX (era: la placa hija más fácil ) que hace exactamente lo que quiero, veo que están usando un Balun llamado ADT1-1WT . Si busco eso, la hoja de datos me dice que tiene una impedancia de 75 ohmios. ¿No es eso totalmente incorrecto? Pensé que necesitaba un transformador balanceado de 50 Ohm a 200 Ohm.

Además, la entrada se termina con una resistencia de 50 ohmios y la salida que va, directamente sin más componentes, excepto un conector, al AD (VINP_A / VINN_A y B) se termina en serie (¿verdad? ¿O es que un filtro de paso bajo con el ¿Condensador de 10pF? Leí en una lista de correo en alguna parte que los valores para un filtro de paso bajo son incorrectos en este esquema BTW) con 50 Ohm. Eso no coincide en absoluto con la impedancia de entrada de 200 ohmios de la entrada AD. ¡Sería increíble que alguien me lo explicara! Para mí, todos los valores están totalmente fuera de lugar.

Además, ¿qué pasa con los rastros en una PCB? También deben tener la impedancia adecuada para evitar reflejos y ondas estacionarias. ¿Entonces necesito unirlos, supongo? Entonces, la salida del balun debe ser trazas diferenciales con una impedancia diferencial de 200 ohmios yendo a la entrada AD y en el otro lado del balun, ¿necesito un trazo de 50 ohmios yendo al conector SMA?

Si alguien pudiera arrojar algo de luz sobre esto para mí, ¡sería increíble! Estas son todas las cosas que parece que solo aprendes en la universidad si tomas ingeniería eléctrica como especialidad y yo tomé ciencias de la computación y todo esto es solo un pasatiempo aficionado para mí, así que estoy un poco perdido en este momento :(

El AD9862 tiene una impedancia de entrada de 200 ohmios típica y eso es de algún interés pero no de gran importancia cuando se trata de la interfaz del mundo exterior. En términos generales, es más fácil trabajar con una impedancia de entrada de chip de infinito, de esta manera se puede ignorar siempre que el chip no se asiente a más de unas pocas pulgadas de la resistencia / componentes que terminan la línea entrante.

Digo algunas pulgadas, pero eso realmente depende de la (s) frecuencia (s) que esté recibiendo. Digamos que la frecuencia máxima de interés es de 300MHz: tiene una longitud de onda de 1 metro y una regla general dice que si el seguimiento de su pcb es inferior a una décima parte de la longitud de onda, entonces no tendrá problemas para alimentar 10 cm (4 pulgadas) al chip desde el terminador de línea.

Otras personas pueden decir menos, pero es solo una regla general. Por lo tanto, las pistas de PCB de chip que se ajustan a una determinada impedancia no son tan críticas, siempre que se cumpla la regla general. El hecho de que el chip tenga una impedancia de entrada de 200 ohmios ayuda un poco a esto: también se permite una terminación de carga distribuida (en lugar de un solo termiantor de 50 ohmios o 75 ohmios) (regla general, etc.).

Ahora el balun. Sí, dice que es un balun de 75 ohmios, pero al final del día es un transformador con nada normalmente inherentemente de 75 ohmios o 50 ohmios. Dice que es un dispositivo de impedancia 1: 1, lo que significa que si hay 50 ohmios (o 75 ohmios) en un lado del transformador, esta impedancia se refleja en el otro lado para el rango normal de frecuencias que se pretende. para.

La impedancia en el lado del chip del balun es de 200 ohmios (chip) + 50 ohmios (R4) + 50ohms (R5) = 300 ohmios. Una vez más, esto no funcionará tan bien como una impedancia de 75 ohmios, pero probablemente no sea un trato masivo: no es óptimo, pero es muy difícil saber por la especificación de balun qué tan óptimo será. Supongo que no es perfecto, pero probablemente no deteriorará las señales en más de un par de dB.

Este 300 ohmios se refleja en el lado primario del balun y se convierte en paralelo con 50 ohmios (R3). La impedancia neta que mira al circuito ahora es de unos 43 ohmios. Tengo que decir que claramente esto sería mejor si estuviera más cerca de 50 ohmios PERO, no sé la impedancia del cable para el que está destinado este circuito. Podrían ser 50 ohmios y en ese caso habrá una tendencia a ondas estacionarias y reflejos hacia arriba y hacia abajo del cable, pero nada tan severo que mata las operaciones. El cable podría ser un cable de 45 ohmios (no desconocido).

Si está haciendo un circuito, usaría 62 ohmios para R3 y la impedancia presentada en la entrada sería de aproximadamente 51.4 ohmios.

Recuerde, la parte más importante de este diseño es hacer coincidir la impedancia del cable para evitar reflexiones graves. No importa si la impedancia coincidente se distribuye entre R3, R4, R5 y el chip, siempre que las trazas de PCB no sean excesivamente largas Y las trazas de PCB no necesitan estar diseñadas para ser exactamente 50 ohmios, siempre que las longitudes sean cortas.