Analogtipp Wandlerspezifikationen verstehen: Bandbreite zuerst wählen

Beim Entwurf einer neuen Schaltung ist die Bandbreite der erste Parameter, den der Entwickler auswählen muss. Je nach Anwendung kann man sich für eine von drei Eingangsstufen entscheiden: Basisband, Bandpass (oder Super-Nyquist bzw. Schmalband) und Breitband (Bild 1).

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Basisbandentwicklungen erfordern eine Bandbreite von DC (oder wenigen MHz) bis zur Nyquist-Frequenz, typisch etwa 100 MHz oder weniger. In Entwicklungen wie diesen können ein Verstärker oder Transformator (Balun-Symmetrierglied) eingesetzt werden.

Einen Bandpass zu entwickeln bedeutet, dass ein kleiner Teil der Wandlerbandbreite bei einer hohen Zwischenfrequenz (ZF) von etwa 20 bis 60 MHz genutzt wird. Die Mittenfrequenz kann bis hinunter auf 100 MHz bemessen werden. In den meisten Fällen liegt sie bei 140, 170 oder 190 MHz.

Höhere Zwischenfrequenzen sind in Verbindung mit den neueren Wandlern im GSample/s-Bereich wählbar. Normalerweise wird in diesen Fällen ein Transformator oder Balun verwendet. Allerdings kann man auch einen Verstärker nutzen, wenn die dynamische Leistungsfähigkeit bei den höheren Frequenzen noch ausreicht.

Unter einer Breitbandentwicklung versteht man normalerweise solche Schaltungen, die eine so hohe Leistungsfähigkeit benötigen wie der Wandler liefern kann. Dies sind die anspruchsvollsten Front-End-Schaltungen, da sie die größte Bandbreite der drei genannten Typen aufweisen.

Solche Anwendungen benötigen Frequenzen von DC (oder wenigen MHz) bis in den GHz-Bereich. Oft enthalten sie auch einen Breitband-Balun. Dabei sollte man beachten, dass die volle Leistungsbandbreite eines Wandlers eine andere ist als seine nutzbare oder die Abtastbandbreite.

Die volle Leistungsbandbreite wird gebraucht, um Signale genau zu erfassen und dass die interne Eingangsstufe richtig einschwingt. Eine Zwischenfrequenz in diesem Bereich zu wählen ist unklug, da die Leistungsfähigkeit im System stark variiert.

Ausgehend von der im Datenblatt des Wandlers angegebenen Auflösung und Leistungsfähigkeit ist die volle Leistungsbandbreite wesentlich größer als die Abtastbandbreite – möglicherweise kann sie doppelt so hoch sein.

Die Schaltung sollte die Abtastbandbreite und nicht die höchsten Frequenzteile der spezifizierten vollen Leistungsbandbandbreite nutzen, um ein Absinken (Derating) der dynamischen Leistungsfähigkeit (SNR/SFDR) zu verhindern. Im Datenblatt sind normalerweise in der Produktion getestete Frequenzen spezifiziert, die eine Leistungsfähigkeit innerhalb der Abtastbandbreite des Wandlers garantieren.

* Rob Reeder ist Senior System Application Engineer bei Analog Devices in Greensboro / USA.

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