ZHCSPF7B March 2023 – April 2024 ADS127L21
PRODUCTION DATA
抗混叠滤波器由一个无源一阶输入滤波器、一个有源二阶滤波器和一个无源一阶输出滤波器组成。抗混叠滤波器总体为四阶,在选择低 OSR 值 (32) 时必不可少。OSR 32 会产生 fDATA 奈奎斯特频率和 fMOD 频率之间频率范围的不到二十倍频程。该四阶滤波器在此频率范围内提供 90dB 的滚降。fMOD 下的滤波器滚降是滤波器的关键功能。
由于 135MHz 的增益带宽积 (GBP) 和 50ns 的稳定时间,因此为有源滤波器级选择 THS4551 放大器。即使直流增益为 15dB,放大器 GBP 也足以将滤波器滚降保持在 12.8MHz。例如,对于需要增益的应用,10MHz 放大器具有边际 GBP 以完全支持 fMOD 频率下所需的滚降。THS4551 的稳定时间规格也使得该器件成为驱动 ADC 采样输入的理想选择。
有源滤波器段的设计先假设 R 相等,从而降低确定的元件值。滤波器的直流增益为 R3 / (R1 + R2)。1kΩ 电阻值足够低,可防止电阻器噪声和放大器输入电流噪声影响 ADC 的噪声。
1kΩ 输入电阻器被分为两个 499Ω 电阻器(R1 和 R2),以便使用 C1 实现一阶滤波器。一阶滤波器与二阶有源滤波器彼此解耦,但共用 R1 和 R2 来确定每个滤波器级转角频率。转角频率由 C1 和 C1 端子处的戴维南电阻 (RTH = 2 × 250Ω) 给出。
《ADC 接口应用中 MFB 滤波器的设计方法 应用手册提供了此示例中使用的滤波器设计公式。对于多反馈有源滤波器拓扑,设计输入为滤波器 fO 和滤波器 Q。如果任意选择 R4,则可以确定 C3 反馈电容器和单个 330pF 差分电容器 (C2) 的值。在本例中,R4 为 2 × 499Ω,C3 为 2 × 180pF。差分电容器 (C4) 不是滤波器设计的一部分,但有助于改进滤波器相位裕度。5Ω 电阻器 (R5) 将放大器输出与杂散电容隔离开,以进一步改进滤波器相位裕度。
ADC 输入端的最终级 RC 滤波器有两个用途。首先,滤波器为整个滤波器响应提供第四个极点,从而增大滤波器滚降。该滤波器的另一个用途是电荷库,用于过滤 ADC 的电容器采样输入。电荷库减少了放大器的瞬时电荷需求,保持了低失真和低增益误差,否则会因放大器未完全稳定而降低性能。输入滤波器值为 2 × 22Ω 和 2.2nF。22Ω 电阻器位于 THS4551 滤波器环路外部,用于将放大器输出与 2.2nF 电容器隔离开,以维持相位裕度。
低电压系数 C0G 电容器用在信号路径中的任何位置,以实现低失真特性。放大器增益电阻器的容差为 0.1%,可提供出色的 THD 性能。ADC VCM 输出连接到放大器 VOCM 输入引脚是可选的,因为放大器提供相同的功能。
有关有源滤波器设计和应用的其他示例,请参阅 THS4551 数据表。