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ANALOG/MIXED SIGNAL ANALOG BW EXPANSION 25 - ELETTRONICA OGGI 476 - MARZO 2019 N onostante il grande interesse suscitato dai con- vertitori GSPS, grazie ai vantaggi che offrono in termini di riduzione della catena di segnali RF e creazione di una maggiore disponibilità di risor- se nell’FPGA (ad esempio, eliminando gli stadi di mix- down sul front-end da un lato e includendo i downcon- verter digitali – DDC – sul back-end dall’altro), alcune applicazioni richiedono comunque una pura larghezza di banda (BW) analogica ad alta frequenza che supera di gran lunga quella che i convertitori RF sono in grado di raggiungere. Per queste applicazioni, soprattutto nei settori della difesa e della strumentazione e anche delle infrastrutture wireless, c’è ancora interesse a estendere la larghezza di banda fino a 10 GHz e oltre, superando la banda C e, se possibile, arrivando fino alla banda X. Con l’evoluzione degli ADC ad alta velocità, aumenta pure la necessità di risolvere frequenze intermedie (IF) molto elevate con precisione e ad alta velocità, nella regione dei GHz, offrendo l’opportunità a zone Nyquist con ban- da base superiore a 1 GHz di aumentare rapidamente. Questa affermazione potrebbe risultare obsoleta al mo- mento della pubblicazione dell’articolo, considerata la velocità di sviluppo di questo settore. Si presentano a questo punto due sfide: da una parte la progettazione del convertitore stesso e dall’altra la progettazione di un front-end che abbini il contenuto del segnale al convertitore, per esempio, l’amplificato- re, il balun e il progetto del circuito stampato. Anche se le prestazioni del convertitore sono eccellenti, pure il front-end deve essere in grado di mantenere la quali- tà del segnale. Queste applicazioni richiedono l’uso di convertitori GSPS ad alta velocità con risoluzioni com- prese tra 8 e 14 bit; occorre tuttavia ricordare che vi sono molti parametri da rispettare per soddisfare le esi- genze di una determinata applicazione. In questo articolo il concetto di banda larga fa riferi- mento all’uso di larghezze di banda di oltre 100 MHz, che spaziano quasi dalla continua fino alla regione di frequenze comprese tra 5 e 10 GHz. L’articolo tratta l’uso di THA a banda larga o reti di campionamento attivo per raggiungere larghezze di banda “verso l’infinito e oltre”, inoltre mette in evidenza le basi teoriche che consento- no un’estensione della larghezza di banda dell’ADC RF che, da solo, non potrebbe avere una tale capacità. Infi- ne verranno presentate alcune riflessioni e tecniche di ottimizzazione per aiutare i progettisti a realizzare una soluzione a banda larga nella regione multi-GHz. Le fondamenta Per applicazioni quali radar, strumentazione e monito- raggio delle comunicazioni è naturale optare per con- vertitori GSPS, in quanto presentano uno spettro di frequenza più ampio, offrendo l’opportunità di un’esten- sione del range nel sistema. Uno spettro di frequenza più ampio pone tuttavia un maggior numero di sfide sul circuito sample-and-hold interno dello stesso ADC; ol- tre a non essere ottimizzato per il funzionamento sulla banda ultralarga, in genere l’ADC ha una larghezza di banda limitata ed evidenzia un degrado in termini di linearità ad alta frequenza/SFDR in queste regioni a lar- ghezza di banda analogica maggiori. Una possibile soluzione prevede l’uso di un THA ester- no, davanti all’ADC, per effettuare il campionamento di segnali d’ingresso analogici/RF molto elevati in un Un amplificatore THA e un ADC RF per arrivare alle frequenze in banda X Rob Reeder, Senior system application engineer High speed converter and RF applications group Analog Devices L’utilizzo di un amplificatore track-and-hold (THA) nella catena del segnale può estendere radicalmente la larghezza di banda: in questo articolo verrà mostrato come raggiungere una larghezza di banda di 10 GHz usando un THA davanti a uno dei nuovissimi convertitori RF di Analog Devices