单端转差分可调增益全差分运算放大模块

1. 产品简介

在设计高速ADC采样过程中，对于ADC前端的模拟输入需要定制符合应用环境的前置驱动电路。对于高速ADC，一般都是需要将模拟信号差分处理后才能够符合ADC的模拟输入要求。通常在进行验证环节的时候，工程师都不容易产生一个合适的差分信号提供给ADC，但是高质量的单端信号是很容易产生的，在这样的情况下，就需要通过合适的途径将单端信号合理的转化为差分信号，本模块就是为了解决这一问题，同时在设计中配合了可调增益的设计，这就使得工程师甚至可以直接将该模块继承到自己系统中，用于对输入信号进行一个调制。

2.应用场景

a)     应用于高速ADC前置模拟信号的驱动，通过电路中的电容电阻更换可实现带宽范围：0dB-6dB。

b)     应用于射频差分信号的产生，可结合频率产生模块将单端信号转化为差分信号。

c)     应用于射频信号的幅度调制，通过调整模块的增益配置，可将输入的信号进行一定范围的增益配置。

d)     预留偏置电压接口端，用户可以根据需要，设置差分信号的偏置电压。

3.产品概述

此模块主要的元件就是RF Transfomer和全差分运算放大器，接口上，输入输出都采用SMA射频同轴连接器的设计，同时为了增强模块的适应程度，预留偏置电压的接口，可更具用户需要将差分信号偏置到所需要的范围内。模块对于电源的波动较为敏感，设计上对于电源加入多个滤波电容，尽可能的降低电源纹波对于差分运算放大器的影响。模块的工作电压范围为：2.8V-5.2V，静态工作电流为70mA左右，功耗很低。设计的输出端搭配有阻抗匹配网络，用户可以根据自己的系统，很方便的调整阻抗匹配设计。

4.产品参数

a)     供电方式：稳压源或者LDO供电

b)     工作电压：2.8V - 5.2V

c)     静态电流：≈75mA

d)     尺寸大小：5.86cm X 2.46cm，两层板设计，单面布局

e)     接口：信号流输入输出(SMA同轴连接器)、电源&偏置电压调制端(2.00mm插针)

f)      兼容性：兼容DC、AC耦合方式，且默认为AC耦合方式，如需DC耦合，需修改C1、C2、C6、C7为0Ω电阻，并需改R5电阻阻值，用于矫正输入侧的阻抗。

g)     增益：1.1dB@1MHz、3.1dB@10MHz、4.5dB@25MHz

5.使用说明

1.   采用2.8V-5.2V的电源进行供电后，将需要进行差分转化的单端信号接入输入端口，输出端口则会出现转化后的差分信号，如果需要对信号进行增益调制，可根据需要更换R1、R2、R3、R4这几个电阻，具体的计算方式可参见ADL5565手册,板子默认0Ω连接R1、R4实现12dB增益配置，更换阻值可调制增益系数。输出端如果是接入到特定系统，需要知悉系统的输入特性，根据特性更换上图中的阻抗匹配网络中的电阻。本模块是本人在设计高速ADC过程中所得，故而该模块面向的是小信号的差分转化和增益调制，信号的输入范围Vpp不应超过供电电压的2/3，并且添加了偏置电压调制后，需要格外注意信号失真的问题。

2.   默认工作方式为AC耦合方式，处理的带宽范围为4.5MHz~3000MHz，这是由硬件性能确定的，更低的范围会有信号传输响应，但是由于元件的性能约束导致在这个带宽范围之外的信号其插入损耗和噪声都会出现较大影响。

3.   模块可以更改为DC耦合方式，但信号质量会出现较大程度的损耗，且对于输入信号有一定的要求，需要引入一个大于300mV的直流偏置，否则信号放大倍数和完整新性都会受到影响，且需要根据实际测试适当调整直流偏置。硬件修改方式如下：

6.备注

1. 模块使用的两个主要元器件ETC1-1-13T和ADL5565这两个芯片在嘉立创商城都没有货物，下单需要订货，请自我权衡。

增益倍数受输入输出的阻抗影响，在实际测试过程中，已经测试出ADL5565的差分输入管脚电平和输出的管脚电平基本符合对称分布，但是考虑到输入输出联接后会对整个电路的阻抗产生较大影响，这就会导致后面输出的差分信号其电平不能够很好的对称分布，原因就是阻抗未做好匹配，需要对模块上的阻抗网络和输入信号的匹配电阻进行调整，即R5、R6以及输出位置的阻抗匹配网络。

注意：

1. 增益的具体调制方式需要参考ADL5565的数据手册，请查阅附件，调整适合你的设计。
2. 实物中R2，R3，以及C4这三个元件没有焊接，且在原理图中是NC标记。R2、R3这一对电阻和R1、R4这一对电阻是可的焊接方式，实物选择焊接的R1、R4。
3. bom不包含全部元器件，部分器件需自行购买，附件已给出完整bom的器件购买参考链接，可以查阅附加文档中的元器件购买链接！
4. 如果想修改增益部分，具体的说明请查阅附件中的文档说明！
5. 重点重点，整个板子的元件数量不多，尽管存在0402封装元件，但是并不影响手工焊接，手工焊接需要加热焊台才行。

7.测试图片

a. 测试硬件连接方案，信号源产生一个单端的正弦波信号并通过同轴连接线将信号输入到模块的输入端口。

b. 频率为1MHz，峰峰值为1V的单端信号输入测试。

c. 25MHz测试