ADI实验室电路:带抗混叠滤波器的宽带接收机

电路功能与优势

图1所示电路是一款基于超低噪声差分放大器驱动器ADL5562 和16位、250 MSPS模数转换器 AD9467 的宽带接收机前端。

三阶巴特沃兹抗混叠滤波器根据放大器和ADC的性能与接口要求进行优化。滤波器网络和其它组件引起的总插入损耗仅有1.8 dB。

电路整体的1 dB通带平坦度为152 MHz， 。120 MHz模拟输入下测得的SNR和SFDR分别为72.6 dBFS和82.2 dBc。

图1. 16位、250 MSPS宽带接收机前端（原理示意图：未显示去耦和所有连接），增益、损耗和信号电平在10 MHz下测量

电路描述

该电路接受单端输入，并利用宽带宽（3 GHz） M/A-COM ECT1- 1-13M 1:1变压器将其转换为差分形式。3.3 GHz差分放大器ADL5562以6 dB的增益工作时，差分输入阻抗为400 Ω；以12 dB的增益工作时，差分输入阻抗为200 Ω。它还提供15.5 dB的增益选项。

ADL5562是AD9467的理想驱动器，经过低通滤波器一直到ADC的全差分架构可提供良好的高频共模抑制性能，并能使二阶失真产物最小。根据输入连接的不同，ADL5562提供6 dB或12 dB的增益。本电路使用6 dB的增益来补偿滤波器网络和变压器的插入损耗（约1.8 dB），总信号增益为3.9 dB。

+6.0 dBm的输入信号在ADC输入端产生2 V p-p满量程差分信号。

抗混叠滤波器是采用标准滤波器设计程序设计的三阶巴特沃兹滤波器。选择巴特沃兹滤波器的原因是它能在通带内提供平坦的响应。三阶滤波器产生的交流噪声带宽比为1.05，可以借助多款免费滤波器程序进行设计，例如Nuhertz Technologies Filter Free（www.nuhertz/filter）或Quite Universal Circuit Simulator （Qucs） Free Simulation（www.qucs.sourceforge.net）等。

为实现最佳性能，ADL5562应加载一个200 Ω的净差分负载。15 Ω串联电阻将滤波器电容与放大器输出端隔离，243 Ω电阻与下游阻抗并联，加上30 Ω串联电阻后，产生203 Ω的净负载阻抗。

与ADC输入端串联的20 Ω电阻将内部开关瞬变与滤波器和放大器隔离。与ADC并联的511 Ω电阻用于降低ADC的输入阻抗，使其性能更容易预测。

三阶巴特沃兹滤波器的设计参数如下：源阻抗38.6 Ω，负载阻抗269 Ω，3 dB带宽为180 MHz。程序计算的值如图1所示。选择的滤波器无源组件值是最接近程序计算值的标准值。

图2. 三阶差分巴特沃兹滤波器设计：ZS = 38.6 Ω，ZL = 269 Ω， FC = 180 MHz

第二并联电容的值减去ADC的3.5 pF内部电容，得到32.29 pF的值。在本电路中，该电容是利用两个连接到地的62 pF电容来实现，如图1所示。这能够达到同样的滤波效果，并提供一定的交流共模抑制。

系统性能的测量结果总结于表1，其中3 dB带宽为152 MHz。该网络的总插入损耗约为2 dB。带宽响应如图3所示，SNR和SFDR性能如图4所示。

图3. 通带平坦度性能与频率的关系

图4. SNR/SFDR性能与频率的关系

图5. 差分放大器/ADC与低通滤波器的一般接口