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。 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。

　　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 （ https://www.nuhertz.com/filter）或Quite Universal Circuit Simulator （Qucs） Simulation （https://www.qucs.sourceforge.net）獲得。

　　為了實(shí)現(xiàn)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，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，F(xiàn)C = 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，F(xiàn)C = 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