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一款面向24位ADC的抗混疊濾波器

發(fā)布時間:2019-01-29 來源:Maziar Tavakoli 責任編輯:wenwei

【導讀】對很多 ADC 應用而言,在緩沖器輸入端放置一 個簡單的 RC 濾波器就可提供充分的抗混疊濾波。 就需要更高階濾波器的應用而言,常常使用有源濾波器。這種濾波器中的有源組件必須有足夠的帶寬、 能夠快速穩(wěn)定、具低噪聲和低失調,以在信號到達 ADC 之前不使信號產(chǎn)生訛誤。
 
LTC6363 是一款差分 運算放大器,為驅動低功率 SAR ADC 而優(yōu)化。 LTC6363 提供 500 MHz GBW、780 ns 穩(wěn)定至 4 ppm、 具 2.9 nV/√Hz 和 100μV 最大失調電壓。
 
圖 1 顯示了一個采用 LTC6363 的 30kHz 三階 濾波器,該器件為與 1.5Msps/2Msps 低功率 SARADC LTC2380-24 一起使用進行了優(yōu)化,并具有集 成的數(shù)字濾波器。LTC2380-24 可實時平均 1 至 65536 個轉換結果,從而提高了信噪比(SNR)。這個電路的兩個輸入都可在±2.5 Vpp 的信號范圍內 以差分方式驅動,或者一個輸入可以接地,另一個輸 入用高達±5 Vpp 的信號驅動。
 
一款面向24位ADC的抗混疊濾波器
圖1.30kHz 三階濾波器驅動 24 位 ADC LTC2380-24
 
圖 2 顯示了濾波器和 ADC 合起來的頻率響 應,采樣率為 1.5 Msps,求取平均值的轉換結果數(shù) 量(N)設定為 1 和 8。
 
一款面向24位ADC的抗混疊濾波器
圖 2. 濾波器和 ADC 合起來的頻率響應
 
圖 3. 是 PScope 的截屏圖, 顯示了圖 1 所示電路在 N = 1 時的 FFT、SNR 和 THD。
 
一款面向24位ADC的抗混疊濾波器
圖3. PScope 截屏圖顯示了圖 1 所示電路在 N=1 時的 FFT、SNR 和 THD
 
圖 4 和圖 5 顯示了圖 1 所示電路在 N = 1 和8 時 THD 和 SNR 隨輸入頻率的變化。輸入頻率低 于幾 kHz 時,SNR 和 THD 的性能接近數(shù)據(jù)表中的 典型數(shù)字。輸入頻率提高到超出幾 kHz 時,THD 平 滑地降低。
 
一款面向24位ADC的抗混疊濾波器
圖 4. 圖 1 所示電路的總諧波失真隨輸入頻率的變化
 
一款面向24位ADC的抗混疊濾波器
圖 5. 圖 1 所示電路的信噪比隨輸入頻率的變化
 
關于LTC6363
 
LTC6363 系列包括四個全差分、低功耗、低噪聲放大器,具有經(jīng)優(yōu)化的軌到軌輸出以驅動 SAR ADC。LTC6363 是一款獨立的差分放大器,通常使用四個外部電阻設置其增益。LTC6363-0.5、LTC6363-1 和 LTC6363-2 都有內部匹配電阻,可分別創(chuàng)建具有增益 0.5V/V、1V/V 和 2V/V 的固定增益模塊。
 
集成在 LTC6363-0.5、LTC6363-1 和 LTC6363-2 中的精準電阻器在設計時考慮了整體系統(tǒng)性能,實現(xiàn)了噪聲和線性度之間的平衡,并運用經(jīng)激光調整的工廠校準實現(xiàn)了高精準度,這個精度不僅分立器件方案難以達到,而且實現(xiàn)成本高昂。初始增益準確度為 45ppm (最大值),在整個溫度范圍內的最大變化幅度僅為 0.5ppm/oC。通常受限于分立電阻器匹配的共模抑制比達到了出色的 94dB (最小值),相當于 0.002% 的電阻器匹配度。
 
驅動高性能 SAR ADC 時,面臨的其中一個挑戰(zhàn)是要找一個功耗水平相似的合適驅動器,同時保持 ADC 的噪聲和線性性能。LTC6363 系列在這方面非常出色。例如,LTC2378-20 20 位 SAR ADC 在 1Msps 時的功耗為 21mW,LTC6363 系列的噪聲和線性度對 ADC 性能的影響可以忽略不計,而功耗僅為 19mW,與 ADC 的功耗水平不相上下。現(xiàn)在,通過 LTC6363-0.5、LTC6363-1 和 LTC6363-2,您可以獲得與此相同的 ADC 驅動性能,以及由精準集成化電阻器提供的新增精準度,這些器件均采用相同的緊湊型 MSOP8 封裝。
 
 
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