電路功能與優勢

圖1中的電路是基于 ADL5565 超低噪聲差分放大器驅動器和 AD9642 14位、250 MSPS模數轉換器（ADC）的窄帶通接收機前端。

三階巴特沃茲抗混疊濾波器基于放大器和ADC的性能和接口要求而優化。濾波器網絡和其它組件引起的總插入損耗僅有5.8 dB。

整體電路帶寬為18 MHz，通帶平坦度為3 dB。采用127MHz模擬輸入時，測量得到信噪比（SNR）和無雜散動態范圍（SFDR）分別為71.7dBFS和92 dBc。采樣頻率為205 MSPS，因此中頻輸入信號定位于102.5 MHz和205 MHz之間的第二奈奎斯特頻率區域。

電路描述

該電路接受單端輸入并使用寬帶寬（3 GHz） Mini-Circuits TC2-1T 1:2變壓器將其轉換為差分信號。6 GHz差分放大器 ADL5565 以6 dB的增益工作時，差分輸入阻抗為200Ω；以12 dB的增益工作時，差分輸入阻抗為100 Ω。它還提供15.5 dB的增益選項。

ADL5565是 AD9642的理想驅動器，通過帶通濾波器可在ADC中實現全差分架構，提供良好的高頻共模抑制，同時將二階失真產物降至最低。根據輸入連接的不同，ADL5565提供6dB或12dB的增益。本電路使用12dB的增益來補償濾波器網絡和變壓器的插入損耗（約5.8dB），總信號增益為5.5dB。

圖1. 14位、250 MSPS寬帶接收機前端（原理示意圖：未顯示所有連接和去耦）增益、損耗和信號電平在127 MHz輸入頻率下測得

1.5 dBm的輸入信號在ADC輸入端產生1.75 V p-p滿量程差分信號。

抗混疊濾波器是采用標準濾波器設計程序設計出的三階巴特沃茲濾波器。選擇巴特沃茲濾波器是因為它具有通帶平坦度。三階濾波器產生的交流噪聲帶寬噪聲比為1.05，可以借助多款免費濾波器程序進行設計，例如Nuhertz Technologies Filter Free或Quite Universal Circuit Simulator （Qucs） Free Simulation等。

為了實現最佳性能， ADL5565 應載入200 Ω的凈差分負載。15 Ω串聯電阻將濾波器電容與放大器輸出隔離開，100Ω電阻與下游阻抗并聯，當加入30 Ω串聯電阻時可產生217Ω的凈負載阻抗。

5Ω電阻與ADC輸入串聯，將內部開關瞬變與濾波器和放大器隔離開。

2.85kΩ輸入阻抗由可通過 AD9642 網頁上下載的電子表格確定。只需使用目標中頻頻率處于中心時的并聯跟蹤模式值。電子表格同時給出實值與虛值。

三階巴特沃茲濾波器采用源阻抗（差分）為200Ω、負載阻抗（差分）為200Ω、中心頻率為127MHz和20 MHz的3dB帶寬設計而成。標準濾波器設計程序計算出的值如圖1所示。由于需要較大的串聯電感，1.59 μH的電感被降為620nH，并且0.987pF的電容按比例提高到2.53 pF，因此保持127 MHz的諧振頻率不變，使元件值更真實。

圖2. 開始三階差分巴特沃茲濾波器的設計，ZS = 200 Ω，ZL = 200 Ω，FC = 127 MHz，BW = 20 MHz

第二并聯電容的值減去ADC的2.5 pF內部電容，得到37.3 pF的值。該電路中，電容位于ADC附近，以減少/吸收電荷反沖。

為最終濾波器無源元件選擇的值（經實際電路寄生效應調整后）顯示在圖1中。表1總結了系統的測量性能，其中3 dB帶寬為18 MHz，以127 MHz為中心。網絡的總插入損耗約為5.8 dB。圖3所示為頻率響應；圖4所示為SNR和SFDR性能。

表1. 電路的測定性能

圖3. 通帶平坦度性能與頻率的關系

圖4. SNR/SFDR性能與頻率的關系，采樣速率 = 205 MSPS

圖5. 采用帶通濾波器的一般差分放大器/ADC接口