電路功能與優(yōu)勢(shì)
圖1所示電路是基于超高動(dòng)態(tài)范圍差分放大器驅(qū)動(dòng)器adl5565和11位、200 msps四通道中頻接收機(jī)ad6657a的65 mhz帶寬接收機(jī)前端。
四階巴特沃茲抗混疊濾波器基于放大器和中頻接收機(jī)的性能和接口要求而優(yōu)化。由濾波器網(wǎng)絡(luò)和其他阻性元件引起的總插入損耗僅為2.0 db.總體電路帶寬為65 mhz,低通濾波器在190 mhz下具有1 db帶寬，在210 mhz下具有3 db帶寬。通帶平坦度為1db.
該電路專為處理以140 mhz為中心、采樣速率為184.32 msps的65 mhz帶寬中頻信號(hào)而優(yōu)化。在65 mhz頻段內(nèi)采用140 mhz模擬輸入測(cè)得的snr和sfdr分別為70.1 dbfs和80.9 dbc.
圖1:四通道中頻接收機(jī)前端的單通道（原理示意圖：未顯示所有連接和去耦）增益、損耗和信號(hào)電平10 mhz下測(cè)得值
電路描述
圖1所示電路接受單端輸入并使用寬帶寬（3 ghz） m/a-com ect1-1-13m 1:1變壓器將其轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)。 adl5565 6.0 ghz差分放大器采用6 db增益工作時(shí)具有200 ω的差分輸入阻抗，采用12 db增益工作時(shí)為100 ω，采用15.5 db增益工作時(shí)為67 ω。
adl5565是 ad6657a的理想驅(qū)動(dòng)器，通過低通濾波器可在adc中實(shí)現(xiàn)全差分架構(gòu)，提供良好的高頻共模抑制，同時(shí)將二階失真產(chǎn)物降至最低。 adl5565根據(jù)輸入連接提供6 db、12 db和15.5 db的增益。此電路中，使用6 db增益補(bǔ)償濾波器網(wǎng)絡(luò)和變壓器（約2.1 db）的插入損耗，從而提供4.0 db的總信號(hào)增益。增益還有助于將放大器的噪聲影響降至最低。
ad6657a是一款四通道中頻接收機(jī)，其中將每個(gè)adc輸出從內(nèi)部連接到數(shù)字噪聲整形再量化器（nsr）模塊。集成nsr電路能夠提高奈奎斯特帶寬內(nèi)較小頻段的信噪比（snr）性能。
可以對(duì)nsr模塊進(jìn)行編程，以提供采樣速率22%、33%或36%的帶寬。對(duì)于本電路筆記內(nèi)采用的數(shù)據(jù)，采樣速率為184.32 msps,且以下nsr設(shè)置適用：
nsr帶寬 = 36%
調(diào)諧字（tw） = 12
左頻帶邊緣 = 11.06 mhz（輸入 = 173.26 mhz）
中心頻率 = 44.24 mhz（輸入 = 140.08 mhz）
右頻帶邊緣 = 77.41 mhz（輸入 = 106.91 mhz）
nsr模塊的詳細(xì)工作原理請(qǐng)參見 ad6657a數(shù)據(jù)手冊(cè)。
抗混疊濾波器是采用標(biāo)準(zhǔn)濾波器設(shè)計(jì)程序（本例中是agilent ads）設(shè)計(jì)的四階巴特沃茲低通濾波器。選擇巴特沃茲濾波器是因?yàn)樗哂衅教鬼憫?yīng)。四階濾波器產(chǎn)生1.03的交流噪聲帶寬比。其他濾波器設(shè)計(jì)程序可從nuhertz technologies （ http://www.nuhertz.com/filter）或quite universal circuit simulat （qucs） simulation （http://www.qucs.sourcefge.）獲得。
為了實(shí)現(xiàn)最佳性能，adl5565應(yīng)載入至少200 ω的凈差分負(fù)載。20 ω串聯(lián)電阻將濾波器電容與放大器輸出隔離開，當(dāng)加入下游阻抗時(shí)可產(chǎn)生249 ω的凈負(fù)載阻抗。
15 ω電阻與adc輸入串聯(lián)，將內(nèi)部開關(guān)瞬變與濾波器和放大器隔離開。110 ω電阻與adc并聯(lián)，用于降低adc的輸入阻抗，使性能更具可預(yù)測(cè)性。
ad6657a的差分輸入阻抗與2.2 pf并聯(lián)，約為2.4 kω。對(duì)于該類型的開關(guān)電容輸入adc,實(shí)部與虛部與輸入頻率成函數(shù)關(guān)系；詳細(xì)分析請(qǐng)參見應(yīng)用筆記an-742.
四階巴特沃茲濾波器采用50 ω的源阻抗、209 ω的負(fù)載阻抗和190 mhz的3 db帶寬設(shè)計(jì)而成。濾波器的最終電路值如圖1所示。從濾波器程序生成的值如圖2所示。為濾波器無(wú)源元件選擇的值是最接近程序生成值的標(biāo)準(zhǔn)值。adc的內(nèi)部2.2 pf電容用作濾波器設(shè)計(jì)的最終分流電容。
從本設(shè)計(jì)可以看出，最佳性能的獲得有時(shí)可以是迭代過程。濾波器程序設(shè)計(jì)值非常接近最終值，但由于存在一些板寄生電容，濾波器最終值略有不同。圖3顯示了濾波器的最終設(shè)計(jì)值。
圖2. 四階差分巴特沃茲濾波器的濾波器程序初始設(shè)計(jì)，zs = 50 ω，zl = 209 ω，fc = 190
圖3. 四階差分巴特沃茲濾波器的最終設(shè)計(jì)值，zs = 50 ω，zl = 209 ω，fc = 190 mhz
表1總結(jié)了系統(tǒng)的測(cè)量性能，其中3 db帶寬為210 mhz.網(wǎng)絡(luò)的總插入損耗約為2 db.圖4所示為最終濾波器電路的帶寬響應(yīng)，圖5所示為snr和sfdr性能。
表1. 電路的測(cè)定性能
圖4. 通帶平坦度性能與輸入頻率的關(guān)系
圖5. snr/sfdr性能與輸入頻率的關(guān)系
