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窄带接口用来提供带通滤波，同时提供足够的阻抗变换。图 1、2 和 3 所示为不同放大器 ADC 接口窄带方案的功能框图。这四种主要元件模块，即驱动放大器、低通滤波器、共振匹配和 ADC，在接口定义中起到了关键作用，每一种都需要审慎对待。下列章节介绍每一种元件的具体要求。

差分驱动放大器
ADI 公司差分放大器产品齐全，其中包括 AD8352、AD8375、AD8376、ADL5561 和 ADL5562，提供三种基本的增益控制类型 ：电阻设定增益、并联数字控制和引脚绑定增益。为优化性能，这些增益控制类型各具有自己的输出阻抗集和所需阻抗负载，具体如表 1 所概述。

AD8352
AD8352 使用增益设置电阻 RG 来设置增益，该电阻具有将器件与信号输入隔离的缓冲器。因此，对于 3 dB 至 25 dB的增益，AD8352 可保持恒定的 3 kΩ 输入电阻，从而降低了匹配和输入驱动要求。有关增益调节的详情，请参见AD8352 的数据手册。

建议在输入和输出上连接交流耦合电容以隔离 VCC/2 偏压与源和平衡负载。

AD8352 具有 100 Ω 的标称差分输出电阻，在负载阻抗等于200 Ω时可实现最佳交流性能。这需要2:1的RL/RS 滤波器比，其中 RS 为滤波器源阻抗，RL 为负载阻抗。

AD8375 和 AD8376
AD8375 是一款单通道、数字控制、可变增益放大器，而AD8376 是其双通道版本。各通道通过独立的 5 位二进制代码来编程，以 1 dB 步进改变各衰减器的设置，使得各放大器通道的增益设置范围为 +20 dB（代码 0）至 −4 dB（代码 24 及更高）。

AD8375 和 AD8376 提供 150Ω 输入阻抗，经调谐驱动 150 Ω负载阻抗，以获得最佳性能。开集输出结构要求通过外部偏置网络实现直流偏置。每个通道输出端均采用一组 1 μH扼流圈电感，用来向开集输出引脚提供偏置，这些引脚具有 16 kΩ 的差分输出阻抗。由于差分输出偏置为正电源，需要连接交流耦合电容，最好是 0.1 μF。同样，输入引脚处于高于地约 2 V 的偏置电压下，也应进行交流耦合。

在没有任何输出匹配的情况下，如果 RL/RS 滤波器比很小，构成滤波器可能需要不切实际的大电感值和极小的电容值。阻抗比越大，对元件 Q 值和布局寄生就越要谨慎。建议采用大约 300 Ω 的分流输入和输出电阻来端接抗混叠滤波器。在图 2 示例中，滤波器两端的分流电阻在输入端为301 Ω，在输出端为 330 Ω（通过两个 165 Ω 偏置设置电阻），两者一起为 AD8375 或 AD8376 提供形成标称 150 Ω 负载阻抗，并产生更有利的 RL/RS 滤波器比1:1。

ADL5561 和 ADL5562
ADL5561 和 ADL5562 通过引脚绑定输入配置来设置增益。

对 VIP1 施加输入 A、对 VIN1 施加输入 B 时，增益为 6 dB（最小增益）。对 VIP2 施加输入 A、对 VIN2 施加输入 B 时，增益为 12 dB（最小增益）。对 VIP1 和 VIP2 施加输入 A、对VIN1和VIN2施加输入B时，增益为15.5 dB（最小增益）。注意，差分输入阻抗随增益绑定选择而变化 ：最小、中等和最大增益设置分别对应 400 Ω、200 Ω 和 133 Ω。有关输入匹配的详情，请参见 ADL5561 或 ADL5562 数据手册。

建议在输入和输出上连接交流耦合电容以隔离 VCC/2 偏压与源和平衡负载。

该负载应等于 200 Ω 以提供最佳交流性能。ADL5561 和ADL5562 的差分输入阻抗为 12 Ω。阻抗比越大，对元件 Q值和布局寄生就越要谨慎。为了简化滤波器设计，可在每个差分输出端增加约 15 Ω 的额外串联填充，以采用更有利的 RL/RS 滤波器比 4:1。注意，添加的串联元件将衰减驱动器放大器输出。

ADC 特性
在现代无线接收器设计中，高采样率的模数转换器 (ADC)通常被用作中频复合调制信号的采样。基于 CMOS 开关电容的 ADC 因其低成本和低功耗而成为这类设计的首选。这类 ADC 的前端为非缓冲型，直接耦合至采样网络，所以 ADC 的输入阻抗会随时间（跟踪和保持模式切换时）变化，这就对驱动 ADC 的放大器提出了挑战。为了在驱动 ADC 的同时获得极小的噪声和信号失真，有必要设计一种无源网络接口，实现宽带噪声抑制和采样保持阻抗的变换，从而为驱动放大器提供一个更匹配的负载阻抗。建议在多个常用 IF 频率下采用谐振法将采样保持阻抗变换为可预测性的负载，从而更精确地设计抗混叠滤波器。

抗混叠滤波器
抗混叠滤波器由四阶巴特沃兹低通滤波器和谐振电路组成。谐振电路通过谐振消除 ADC 负载的容性部分，有助于确保 ADC 输入在目标中心频率看起来像一个真正的电阻（参见应用笔记 AN-742 和 AN-827）。整体频率响应呈现出带通特性，有助于抑制目标奈奎斯特频率区域外的噪声。一般而言，若用一个恰当阶数的抗混叠滤波器，SNR性能会提高数个 dB。

低通滤波器
用作抗混叠滤波器的低通滤波器往往采用 LC 网络设计，必须完好定义源阻抗和负载阻抗以获得所需阻带。为设计滤波器网络，可使用各种滤波器合成的手册。通常用切比雪夫 (Chebyshev) 或巴特沃兹 (Butterworth) 多项式来定义滤波器传递函数。有几种基于软件的滤波器设计程序有助于简化这一问题，如来自 Nuhertz Technologies 的 Filter Free4.0 或 Agilent Technologies 推 出 的 Advanced Design System（ADS，高级设计系统）。RL/RS 滤波器比和滤波器阶数必须小心对待，其中 RS 为滤波器源阻抗，RL 为负载阻抗。增加阶次会增加不必要的复杂度，递减效益，所以本应用笔记建议采用差分四阶巴特沃兹滤波器。

谐振匹配
谐振匹配或储能电路有助于确保 ADC 输入在目标中心频率处看起来像一个真实电阻（详情见 AN-742 和 AN-827 应用笔记）。分流电感 L5 与片内 ADC 输入电容和低通滤波器 C4 最后一级所提供电容的一部分并联，形成一个谐振电路。

谐振电路的窄谐振频带可为抗混叠滤波器提供整体带通频率响应，从而有助于抑制目标奈奎斯特频率区域外的噪声。

抗混叠滤波器设计步骤

第 1 步—确定接口特性

此推荐方法的第一步是充分收集 ADC 接口所涉及所有元件的要求信息。基本要求清单包括：

• 滤波器规格—中心频率和带宽等要求

• 抗混叠来源及负载阻抗—定义为差分驱动器输出和最佳性能所需的负载（见表 1）

• ADC（跟踪模式）输入阻抗—Excel 格式的 S 参数，可从器件网站的评估板部分获得。

第 2 步—查找标准归一化原型值

可通过滤波器设计手册查找单位标准归一化原型滤波器值，然后按照比例求出所需截止频率和负载阻抗的相应值。

表 2 所示为相关原型值的一些近似值。

为了补偿谐振电路匹配的额外衰减，截止频率应为所需通带高端的 125%。例如，如果需要一个 20 MHz 带宽、中心频率为 140 MHz 的滤波器，截止频率应设为（140 MHz + 20 MHz ÷ 2）× 125% = 188 MHz。

图 4(a) 显示单端四阶单位标准归一化原型滤波器的一个示例。所示巴特沃兹滤波器在 2:1 负载 - 源阻抗比下提供平坦响应，无纹波。

第 3 步—按频率和负载比例调整标准归一化原型值

现在可以将单端单位标准归一化原型滤波器值 Cn 或 Ln 按比例调整到所需截止频率fcut 和负载阻抗R。变换公式如下：

图 4(b) 显示的是截止频率为 188 MHz、负载阻抗为 200Ω的单端等效网络。

第 4 步—通过分割串联电抗将单端等效网络转换为差分

网络

具有高动态范围 IF 采样功能的多数高速 ADC 都采用差分输入接口。因此，有必要将单端网络转换为差分网络，如图 4 (c) 所示。转换为差分网络时，串联阻抗值减半。

第 5 步—消除 ADC 输入端的原始开关电容

例如，AD9640差分输入阻抗在140 MHz下为4.7kΩ，与3.9pF并联。

因此所需电感 L 为 331 nH。

注意，L/C 比是决定 Q 和选择性的因素之一。对于并联谐振电路而言，电感越高，电容越低，通带滤波器带宽越大。为了获得更大的窄带响应，可通过并联添加额外电容来获得更高 Q 值（除低通巴特沃兹滤波器的最后电容级外。在下列公式中，添加了一个额外 10 pF，将所需电感 L 降低至 93 nH ：

因此，Q 值越低，响应带宽也就越低。

第6步—装配

计算好每个接口元件后，可将电路装配在一起进行仿真。通常情况下，为获得滤波器要求的最佳组合，需要借助一些仿真试验和误差来优化网络接口。利用可准确体现实际L值和C值寄生效应的真实元件模型（s参数）来模拟网络响应是有利的。

采用理想L值和C值的实施方案如图7所示。注意，考虑电路板走线的寄生串联感应，最终实施可以选用电感值稍低的电感。还需要注意的是，图4(c)中的负载被图7中的ADC接口取代，包括一个并联电感和多个共模偏置电阻。偏置电阻给各差分输入端提供所需的直流偏置，并与ADC输入阻抗和谐振并联电感为滤波器组成一个精确负载。

第7步—电路板级经验调谐
采用的实际L值和C值的最终实施方案如图8 所示。在使用最终仿真值填充电路板后，可能需要一些板级经验优化方法来帮助补偿实际PCB寄生效应。

为此，建议使用优良软件和s参数在工艺早期进行详细的仿真。这样，可以减轻更耗时的板级调谐工作。在一些实例中，可能需要为印刷电路板寄生电容建模以选择最佳的L值和C值。

图5和6显示AD8352和AD9640间接口的性能。

布局布线考虑
如果滤波器元件值较小，额外的寄生电容会导致大比例的变化，此时降低电路板杂散寄生电容非常重要。为了使本文所讨论的电路达到理想的性能，必须采用出色的布局、接地和去耦技术。至少应采用四层PCB：一层为接地层，一层为电源层，另两层为信号层。有关具体电路板建议，请参看各个器件的驱动器放大器和ADC数据手册。

参考文献

•RF Circuit Design, Chris Bowick, Page 66 to Page 97.

•AN-742 Application Note, •Frequency Response of Switched-Capacitor ADCs.

•AN-827 Application Note, •A Resonant Approach to Interfacing Amplifiers to Switched-Capacitor ADCs.

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