6 利用放大器和平衡-非平衡變壓器實現(xiàn)相位平衡

回到放大器和平衡-非平衡變壓器的權(quán)衡，平衡-非平衡變壓器具有多種形式、封裝和設(shè)計。經(jīng)典的 ferris 型平衡-非平衡變壓器通常容易出現(xiàn)相位不平衡的問題，建議在進行最終選擇之前先查閱數(shù)據(jù)表，而不是僅根據(jù)插入損耗或平衡-非平衡變壓器可覆蓋的特定應(yīng)用帶寬進行選擇。使用光刻結(jié)構(gòu)的更小型封裝具有更嚴格的容差和更高的可重復性，這通常意味著有可能改善相位不平衡。然而，這是以較小或較窄的帶寬選擇為代價的，如果設(shè)計需要在接近直流的 UHF 頻帶中使用較低的頻率，這種狀況并非始終理想。

模塊平衡-非平衡變壓器可以產(chǎn)生一些最佳的相位不平衡結(jié)果，但這類器件體積龐大且成本高昂，單個模塊平衡-非平衡變壓器就需要花費高達 2,500 美元。這些非常昂貴的平衡-非平衡變壓器可在低 BW 端提供一些最寬帶寬的直流頻率，并在數(shù)千兆赫茲區(qū)域保持良好的相位平坦度。圖 6-1 比較了當今市場上某些類型的平衡-非平衡變壓器的相位不平衡。

如果您的設(shè)計需要寬帶寬，但也存在成本限制，一個巧妙的方法是將兩個平衡-非平衡變壓器或兩個變壓器背對背放置，以改善相位不平衡。請參閱圖 6-2 和圖 6-3。唯一的缺點是，實現(xiàn)此類前端結(jié)構(gòu)所需的 PCB 面積會加倍。

使用 圖 6-2 中的平衡-非平衡變壓器配置 A 或平衡-非平衡變壓器配置 B，或者 圖 6-3 中的紅色和藍色曲線，可以看到，在原始單平衡變壓器配置（即綠色曲線）上，5 度或更低的相位不平衡可以擴展到 3GHz。如果使用其中一種平衡-非平衡變壓器配置，請注意每個平衡-非平衡變壓器組合都可以具有不同程度的改善。

相位平衡在放大器側(cè)也很普遍。低噪聲放大器和增益塊具有單端輸入和輸出，因此可以假定這些類型的放大器不具有良好的相位不平衡并具有較高的偶次失真，所以這些類型的放大器的數(shù)據(jù)表中沒有指定 HD2。

全差動放大器 (FDA) 是 ADC 的典型放大器輸入接口，具有差動輸入和輸出。盡管 FDA 支持將單端信號轉(zhuǎn)換為差動信號，并以某種方式將一個輸入引腳接地，但 FDA 輸入對這種基準移位很敏感，因此 FDA 可能在此配置中表現(xiàn)出更多偶次失真。

FDA 通常具有寬帶模塊化平衡-非平衡變壓器的特征，用于捕獲已發(fā)布的性能指標。但是，TRF1208 放大器使用補償輸入結(jié)構(gòu)，默認情況下允許單端輸入接口，并且不再像傳統(tǒng) FDA 一樣，而是消除了輸入對平衡-非平衡變壓器的依賴。TRF1208 輸入結(jié)構(gòu)非常適合連接到以往的單端射頻模擬接收器卡。

使用 ADC12DJ5200RF ADC (圖 6-4)，可以直接比較典型的寬帶平衡-非平衡變壓器接口、TRF1208 接口、低噪聲放大器和寬帶平衡-非平衡變壓器接口、在差動輸入端有無平衡-非平衡變壓器的 FDA。

請注意，所有這些配置在低于 1GHz 時，性能基本相同。然而，隨著模擬輸入頻率爬升至 2GHz 以上，除了 TRF1208（紅色曲線）之外，所有組合的偶次失真都有明顯增長。