在信號鏈中運用采樣保持放大器（THA），可以從根本上擴展帶寬，使其遠遠超出 ADC 采樣帶寬，滿足苛刻高帶寬的應用的需求。本文將證明，針對 RF 市場開發(fā)的最新轉(zhuǎn)換器前增加一個 THA，便可實現(xiàn)超過 10 GHz 帶寬。本文定義的寬帶是指使用大于數(shù)百MHz的信號帶寬，其頻率范圍為 DC 附近至 5 GHz-10 GHz 區(qū)域。

打好基礎

對于雷達、儀器儀表和通信應用，高GSPS轉(zhuǎn)換器應用得非常廣泛，因為它能提供更寬的頻譜以擴展系統(tǒng)頻率范圍。然而，更寬的頻譜對ADC本身的內(nèi)部采樣保持器提出了更多挑戰(zhàn)，因為它通常未針對超寬帶操作進行優(yōu)化，而且ADC一般帶寬有限，在這些更高模擬帶寬區(qū)域中其高頻線性度/SFDR會下降。

因此，在ADC前面使用單獨的THA來拓展模擬帶寬成為了一個理想的解決方案，如此便可在某一精確時刻對頻率非常高的模擬/RF輸入信號進行采樣。該過程通過一個低抖動采樣器實現(xiàn)信號采樣，并在更寬帶寬范圍內(nèi)降低了ADC的動態(tài)線性度要求，因為采樣率RF模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中保持不變。

這種方案帶來的好處顯而易見：模擬輸入帶寬從根本上得以擴展，高頻線性度顯著改善，并且與單獨的RF ADC性能相比，THA-ADC組件的高頻SNR得到改進。

THA特性及概述

ADI 的 THA 系列產(chǎn)品可以在18 GHz帶寬范圍內(nèi)提供精密信號采樣，在DC至超過10 GHz的輸入頻率范圍內(nèi)具有9到10位線性度、1.05 mV噪聲和<70 fs的隨機孔徑抖動性能。該器件可以4 GSPS工作，動態(tài)范圍損失極小，具體型號包括HMC661 和 HMC1061。這些跟蹤保持放大器可用于擴展高速模數(shù)轉(zhuǎn)換和信號采集系統(tǒng)的帶寬和/或高頻線性度。

以單級THA HMC661為例，產(chǎn)生的輸出由兩段組成。在輸出波形（正差分時鐘電壓）的采樣模式間隔中，器件成為一個單位增益放大器，在輸入帶寬和輸出放大器帶寬的約束下，它將輸入信號復制到輸出級。在正時鐘到負時鐘躍遷時，器件以非常窄的采樣時間孔徑對輸入信號采樣，并且在負時鐘間隔內(nèi)，將輸出保持在一個相對恒定的代表采樣時刻信號的值。配合ADC進行前端采樣時，常常優(yōu)先使用單級器件（ADI 同時法布里了兩級THA 的型號HMC1061），原因是多數(shù)高速ADC已經(jīng)在內(nèi)部集成一個THA，其帶寬通常要小得多。因此，在ADC之前增加一個THA便構(gòu)成一個復合雙級組件（或一個三級組件，如果使用的是雙級HMC1061），THA在轉(zhuǎn)換器前面。采用同等技術(shù)和設計時，單級器件的線性度和噪聲性能通常優(yōu)于雙級器件，原因是單級器件的級數(shù)更少。所以，單級器件常常是配合高速ADC進行前端采樣的最佳選擇。