在信號(hào)鏈中運(yùn)用采樣保持放大器（THA），可以從根本上擴(kuò)展帶寬，使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 ADC 采樣帶寬，滿足苛刻高帶寬的應(yīng)用的需求。本文將證明，針對(duì) RF 市場(chǎng)開發(fā)的最新轉(zhuǎn)換器前增加一個(gè) THA，便可實(shí)現(xiàn)超過 10 GHz 帶寬。本文定義的寬帶是指使用大于數(shù)百M(fèi)Hz的信號(hào)帶寬，其頻率范圍為 DC 附近至 5 GHz-10 GHz 區(qū)域。

打好基礎(chǔ)

對(duì)于雷達(dá)、儀器儀表和通信應(yīng)用，高GSPS轉(zhuǎn)換器應(yīng)用得非常廣泛，因?yàn)樗芴峁└鼘挼念l譜以擴(kuò)展系統(tǒng)頻率范圍。然而，更寬的頻譜對(duì)ADC本身的內(nèi)部采樣保持器提出了更多挑戰(zhàn)，因?yàn)樗ǔＮ瘁槍?duì)超寬帶操作進(jìn)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(huì)下降。

因此，在ADC前面使用單獨(dú)的THA來拓展模擬帶寬成為了一個(gè)理想的解決方案，如此便可在某一精確時(shí)刻對(duì)頻率非常高的模擬/RF輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。該過程通過一個(gè)低抖動(dòng)采樣器實(shí)現(xiàn)信號(hào)采樣，并在更寬帶寬范圍內(nèi)降低了ADC的動(dòng)態(tài)線性度要求，因?yàn)椴蓸勇蔙F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(kuò)展，高頻線性度顯著改善，并且與單獨(dú)的RF ADC性能相比，THA-ADC組件的高頻SNR得到改進(jìn)。

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(hào)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(jī)孔徑抖動(dòng)性能。該器件可以4 GSPS工作，動(dòng)態(tài)范圍損失極小，具體型號(hào)包括HMC661 和 HMC1061。這些跟蹤保持放大器可用于擴(kuò)展高速模數(shù)轉(zhuǎn)換和信號(hào)采集系統(tǒng)的帶寬和/或高頻線性度。

以單級(jí)THA HMC661為例，產(chǎn)生的輸出由兩段組成。在輸出波形（正差分時(shí)鐘電壓）的采樣模式間隔中，器件成為一個(gè)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(hào)復(fù)制到輸出級(jí)。在正時(shí)鐘到負(fù)時(shí)鐘躍遷時(shí)，器件以非常窄的采樣時(shí)間孔徑對(duì)輸入信號(hào)采樣，并且在負(fù)時(shí)鐘間隔內(nèi)，將輸出保持在一個(gè)相對(duì)恒定的代表采樣時(shí)刻信號(hào)的值。配合ADC進(jìn)行前端采樣時(shí)，常常優(yōu)先使用單級(jí)器件（ADI 同時(shí)法布里了兩級(jí)THA 的型號(hào)HMC1061），原因是多數(shù)高速ADC已經(jīng)在內(nèi)部集成一個(gè)THA，其帶寬通常要小得多。因此，在ADC之前增加一個(gè)THA便構(gòu)成一個(gè)復(fù)合雙級(jí)組件（或一個(gè)三級(jí)組件，如果使用的是雙級(jí)HMC1061），THA在轉(zhuǎn)換器前面。采用同等技術(shù)和設(shè)計(jì)時(shí)，單級(jí)器件的線性度和噪聲性能通常優(yōu)于雙級(jí)器件，原因是單級(jí)器件的級(jí)數(shù)更少。所以，單級(jí)器件常常是配合高速ADC進(jìn)行前端采樣的最佳選擇。