利用吸收式濾波器提高線性度
發布時間:2021-06-16 責任編輯:lina
【導讀】驅動直接采樣高速ADC時,最有可能降低性能的地方是最終放大器與ADC之間的接口。任何直接采樣ADC都會在采樣過程中產生非線性電荷。每次采樣開關閉合時,此電荷就會反射到輸入網絡中。如果不加以衰減,它會反射回ADC且被重新采樣,致使ADC的失真或交調失真性能下降。ADC的輸入網絡應盡可能接近50 Ω,以便最大限度地吸收此非線性電荷。使用高吸收性濾波器可抑製采樣過程中產生的非線性信號音,從而改善SFDR。
驅動直接采樣高速ADC時,最有可能降低性能的地方是最終放大器與ADC之間的接口。任何直接采樣ADC都會在采樣過程中產生非線性電荷。每次采樣開關閉合時,此電荷就會反射到輸入網絡中。如果不加以衰減,它會反射回ADC且被重新采樣,致使ADC的失真或交調失真性能下降。ADC的輸入網絡應盡可能接近50 Ω,以便最大限度地吸收此非線性電荷。使用高吸收性濾波器可抑製采樣過程中產生的非線性信號音,從而改善SFDR。
利用LTC6409驅動AD9265
LTC6409是一款差分放大器,具有出色的線性度,非常適合驅動AD9265。AD9265是一款16位125Msps高性能ADC,100MHz時的SNR優於77dB,SFDR優於89dB。設計輸入網絡時,若選擇不當,上述特性可能很快不保。幾乎所有情況下,ADC與yu放fang大da器qi之zhi間jian都dou需xu要yao濾lv波bo器qi來lai降jiang低di最zui終zhong濾lv波bo器qi的de寬kuan帶dai噪zao聲sheng。此ci濾lv波bo器qi的de設she計ji和he布bu局ju均jun很hen關guan鍵jian。它ta應ying為wei吸xi收shou式shi,將jiang采cai樣yang過guo程cheng中zhong的de高gao頻pin非fei線xian性xing成cheng分fen吸xi收shou到dao50Ω端接電阻中,而不允許其反射回到ADC輸入端。圖1顯示了一個可用在LTC6409和AD9265之間的吸收式濾波器網絡。

圖1:LTC6409和AD9265之間的濾波器網絡
圖2顯xian示shi了le濾lv波bo器qi響xiang應ying性xing能neng。此ci濾lv波bo器qi不bu需xu要yao具ju有you高gao選xuan擇ze性xing,其qi作zuo用yong隻zhi是shi衰shuai減jian放fang大da器qi的de寬kuan帶dai噪zao聲sheng和he采cai樣yang過guo程cheng中zhong的de非fei線xian性xing成cheng分fen。在zai高gao頻pin時shi,電dian感gan開kai路lu,電dian容rong短duan路lu,將jiang采cai樣yang過guo程cheng的de高gao頻pin成cheng分fen導dao入ru50Ω端接電阻中。如果走線布置在50Ω電阻處,則不會有任何回路反射,ADC的SFDR不會下降。

圖2:圖1所示電路的仿真濾波器響應
lingyigekenengdeshizhenyuanyinshishuruwangluobujubuduicheng。zailixiangbujuzhong,xinhaodechafenxingzhiketigongchusedegongmoyizhihefeichangdideercixieboshizhen。renheduichengxingpianlidouhuiyinqichafenxinhaodebupipei,biaoxianweiercixieboshizhen。napayigehenjiandandeshejijuece,biruguantonggengkaojinchafenxinhaodemouyice,douhuiyinqixianglinjiedicengzhongdejiedidianliuchuxianchayi。zhehuizengjiaxitongshizhen。weishixingnengzuijia,bixubaochijueduiduicheng。
圖3顯示了LTC6409驅動AD9265和濾波器網絡的PCB布(bu)局(ju)。其(qi)中(zhong)采(cai)取(qu)了(le)措(cuo)施(shi)來(lai)保(bao)護(hu)網(wang)絡(luo)的(de)對(dui)稱(cheng)性(xing),並(bing)且(qie)適(shi)當(dang)定(ding)位(wei)吸(xi)收(shou)式(shi)元(yuan)件(jian)以(yi)使(shi)其(qi)效(xiao)果(guo)最(zui)佳(jia)。第(di)一(yi)組(zu)吸(xi)收(shou)式(shi)元(yuan)件(jian)的(de)位(wei)置(zhi)使(shi)其(qi)能(neng)夠(gou)立(li)即(ji)吸(xi)收(shou)任(ren)何(he)高(gao)頻(pin)產(chan)物(wu)。主(zhu)信(xin)號(hao)路(lu)徑(jing)在(zai)接(jie)地(di)銅(tong)箔(bo)周(zhou)圍(wei)蜿(wan)蜒(yan),直(zhi)至(zhi)達(da)到(dao)第(di)二(er)組(zu)吸(xi)收(shou)式(shi)元(yuan)件(jian),最(zui)終(zhong)到(dao)達(da)放(fang)大(da)器(qi)端(duan)的(de)源(yuan)端(duan)接(jie)電(dian)阻(zu)。此(ci)網(wang)絡(luo)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)發(fa)揮(hui)了(le)LTC6409和AD9265的性能。

圖3:LTC6409和AD9265的布局
為了比較LTC6409和AD9265的性能,設計了一塊電路板來通過DC890連接PScope軟件。填充圖1中的吸收式濾波器和圖4中的反射式濾波器,並在不同頻率下進行測試。AD9265采用125Msps低抖動時鍾,LTC6409用一個48.1到178.1 MHz的濾波正弦信號來驅動。SNR和SFDR利用PScope記錄。

圖4:用在LTC6409和AD9265之間的反射式濾波器
在圖5中可看到收集的樣本數據。

圖5:PScope收集的樣本數據以125Msps速率采樣58.1MHz信號
采用吸收式濾波器和反射式濾波器的SNR和SFDR對比如圖6和圖7所示。采用吸收網絡的SFDR自始至終都更好,在某些點超出10dB之多。SNR同樣自始至終都更好,直至在非常高的頻率時,SNR由其他因素決定。

圖6:吸收式和反射式濾波器的SNR比較

圖7:吸收式和反射式濾波器的SFDR比較
采用吸收網絡的係統性能優於采用反射網絡的係統。當使用反射網絡時,LTC6409和AD9265的出色性能會下降。對於LTC6409和AD9265,結果是很清楚的,但使用高吸收性且對稱的輸入網絡的做法也可應用於任何直接采樣ADC和差分放大器。在放大器和ADC之間的接口上下功夫,便可實現最高性能。
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