ZHCT528 May 2024 ADC12DJ5200RF
5 AAF 設(shè)計示例
圖 4 中所示的設(shè)計示例電路是一個寬帶低通接收器前端，基于德州儀器 (TI) TRF1208 10MHz 至 11GHz、3dB 帶寬的單端轉(zhuǎn)差分放大器和 TI ADC12DJ5200RF 射頻 (RF) 采樣 12 位雙通道 5.2GSPS ADC。我根據(jù)放大器和 ADC 的性能和接口要求優(yōu)化了三階巴特沃斯 AAF；濾波器網(wǎng)絡(luò)和其他元件引起的總插入損耗小于 6dB。在這種交流耦合設(shè)計中，0.1μF 電容器可阻斷放大器、其端接電阻器和 ADC 輸入之間的共模電壓。
10MHz 至 11GHz TRF1208 差分放大器接受單端輸入，并將其轉(zhuǎn)換為以 16dB 增益運行的差分信號，以補償濾波器網(wǎng)絡(luò)的插入損耗，從而提供 +7.8dB 的總體信號增益。
–6.8dBm 的輸入信號在 ADC 輸入端產(chǎn)生滿量程 800mV 峰峰值差分信號。
整個電路的帶寬為 2.34GHz，通帶平坦度小于 3dB。使用 534MHz 模擬輸入頻率測量的 SNR 和 SFDR 分別為 52.5dBFS 和 71.4dBFS。采樣頻率為 5.2GSPS，從而創(chuàng)建一個覆蓋 10MHz 至 2.5GHz 之間整個第一奈奎斯特區(qū)域的寬帶低通濾波器。圖 4 展示了為最終濾波器無源器件選擇的值（根據(jù)實際電路寄生調(diào)整后）。
使用標準濾波器設(shè)計程序，AAF 設(shè)計為三階巴特沃斯濾波器，差分源阻抗 (ZAAFS) 為 39Ω (2 ′ 18Ω + 3Ω)，差分負載阻抗為 103Ω (ZAAFL)，截止頻率為 2.4GHz。由于仿真中需要更高的串聯(lián)電感值，考慮到布局中固有的布線電感，我將這些電感器減少到 3nH，并將仿真中最初的 1.8pF 接地電容按比例增至 2.2pF，從而有助于在要求的 2.4GHz 附近保持適當?shù)臐L降。
在這種情況下，為了實現(xiàn)凈性能，TRF1208 沒有反向端接，凈差分阻抗負載為 139Ω (ZAL)。采用 18Ω 串聯(lián)電阻可將濾波電容與放大器輸出隔離。要進一步了解 FDA 的阻抗，您可以下載 S 參數(shù)。
將 15Ω 電阻器與 ADC 輸入串聯(lián)安裝可隔離濾波器和放大器的內(nèi)部開關(guān)瞬態(tài)，并為 FDA 提供必需的特征負載。
根據(jù)數(shù)據(jù)表，我使用了 ADC 的 100Ω 輸入阻抗。要進一步了解 ADC 的阻抗，請下載 S 參數(shù)。
圖 4 FDA、AAF、ADC 寬帶接收器前端設(shè)計（簡化原理圖）。表 2 總結(jié)了系統(tǒng)的測量性能，其中網(wǎng)絡(luò)的總插入損耗約為 5.8dB。
| –1dBFS（FS = 0.8V 峰峰值）、采樣速率 = 5.2GSPS、JMODE 3 時的性能規(guī)格 | 最終結(jié)果 |
|---|---|
| 截止頻率 | 2,340MHz |
| 通帶平坦度（10MHz 至 2.2GHz） | <3.0dB |
| 534MHz 時的 SNR 滿量程 | 52.5dBFS |
| 534MHz 時的 SFDR | 71.4dBFS |
| 534MHz 時的 H2/H3 | –71.4dBFS/–73.0dBFS |
| 534MHz 時的總體增益 | +7.8dB |
| 534MHz 時的輸入驅(qū)動 | -12.8dBm (?6dBFS) |
圖 5 展示了生成的 FDA、AAF 和 ADC 信號鏈的組合頻率響應(yīng)。
圖 5 通帶平坦度性能與頻率間的關(guān)系。圖 6 分別展示了 SNR 和 SFDR 性能與頻率間的關(guān)系。
圖 6 SNR/SFDR 性能與頻率間的關(guān)系，采樣速率 = 5.2GSPS。