5 AAF 설계 예

그림 4에 표시된 설계 예제 회로는 10MHz~11GHz, 3dB 대역폭, 단일 종단-차동 증폭기인 텍사스 인스트루먼트(TI) TRF1208 및 RF(무선 주파수) 샘플링 12비트 듀얼 채널 5.2GSPS ADC인 TI ADC12DJ5200RF에 기반을 둔 광대역 저역 리시버 프론트 엔드입니다. 증폭기와 ADC의 성능 및 인터페이스 요구 사항을 기반으로 3수준 Butterworth AAF를 최적화했습니다. 필터 네트워크 및 기타 구성 요소로 인한 총 삽입 손실은 6dB 미만이었습니다. 이 AC 결합 설계에서 0.1µF 커패시터는 증폭기, 종단 저항, ADC 입력 간의 공통 모드 전압을 차단합니다.

10MHz~11GHz TRF1208 차동 증폭기는 단일 종단 입력을 받아 16dB 게인에서 작동하는 차동 신호로 변환하여 필터 네트워크의 삽입 손실을 보상하여 +7.8dB의 전체 신호 게인을 제공합니다.

-6.8dBm의 입력 신호는 ADC 입력에서 풀 스케일 800mV 피크-대-피크 차동 신호를 생성합니다.

전체 회로는 통과 대역 평탄도가 3dB 미만이며 대역폭이 2.34GHz입니다. 534MHz 아날로그 입력 주파수로 측정된 SNR 및 SFDR은 각각 52.5dBFS 및 71.4dBFS입니다. 샘플링 주파수는 5.2GSPS로, 10MHz~2.5GHz 범위의 전체 첫 번째 Nyquist 영역을 다루는 광대역 저역 필터를 생성합니다. 그림 4는 최종 필터 수동 부품에 대해 선택한 값을 보여줍니다(실제 회로 기생을 조정한 후).

AAF는 차동 소스 임피던스(Z_AAFS)가 39Ω(2 ´ 18Ω + 3Ω)이고, 차동 부하 임피던스는 103Ω(Z_AAFL)이고 차단 주파수는 2.4GHz인 표준 필터 설계 프로그램을 사용하는 3차 Butterworth 필터로 설계되었습니다. 시뮬레이션에 필요한 직렬 인덕턴스의 값이 더 높기 때문에 레이아웃에 고유한 트레이스 인덕턴스를 고려하기 위해 이러한 인덕터를 3nH로 줄이고 시뮬레이션의 초기 1.8pF 커패시터를 2.2pF로 높였습니다. 이를 통해 2.4GHz 요구 사항 주변에서 적절한 롤오프를 유지하는 데 도움이 됩니다.

이 경우 TRF1208은 순 성능을 달성하기 위해 다시 종단되지 않았는데, 순 차동 임피던스 부하는 139Ω(Z_AL)입니다. 증폭기 출력에서 18Ω 시리즈 레지스터 절연 필터 커패시턴스를 구현합니다. FDA의 임피던스에 대한 자세한 정보를 보려면 S-매개변수를 다운로드할 수 있습니다.

필터와 증폭기에서 내부 스위칭 과도현상을 절연한 ADC 입력과 함께 15Ω 저항을 설치하고 FDA에 필요한 특성화된 부하를 제공합니다.

데이터 시트당 ADC의 100Ω 입력 임피던스를 사용했습니다. ADC의 임피던에 대한 자세한 내용을 보려면 S-매개변수를 다운로드하십시오.

그림 4 FDA, AAF, ADC 광대역 리시버 프론트 엔드 설계(단순화된 회로도).

표 2에서는 시스템의 측정된 성능을 요약합니다. 이 경우 네트워크의 전체 삽입 손실은 약 5.8dB입니다.

그림 5에서는 그 결과로 얻은 FDA, AAF 및 ADC 신호 체인의 주파수 응답을 보여줍니다.

그림 5 주파수 대비 통과 대역 평탄도 성능.

그림 6에서는 각각 SNR과 SFDR 성능을 보여줍니다.

그림 6 SNR/SFDR 성능 대 주파수, 샘플 레이트 = 5.2GSPS.