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集成滤波器放大器为差分dac和adc提供最佳的高速、低噪声接口

来源:analog 发布时间:2024-01-02

摘要: LT6600是一种全差分放大器系列,具有集成的4阶低通滤波器。

差分信号路径正成为提高系统性能的一种流行方法。对于给定的电源电平,差分信号具有两倍的幅度。来自其他元件的干扰,例如数字时钟,成为共模信号,并被差分信号链中的放大器拒绝。因此,使用差分信号路径,可以在降低电源电压的同时保持动态范围。

差分输出运放是在这些信号路径中提供增益、缓冲和滤波的一种手段,但通常以增加复杂性和电路板占用空间为代价。使用差分输出运放的电路通常需要两倍于相应的单端电路的电阻和电容数量。因此,需要一种紧凑、高性能的方法来处理差分信号。解决方案是新的LT6600。

LT6600是一种全差分放大器系列,具有集成的4阶低通滤波器。该系列中的每个设备都具有固定的截止频率(2.5MHz, 10MHz和20MHz),并在3V至10V的电源范围内工作。LT6600封装在SO-8中,与其他市售的高速差分运放(图1)引脚对引脚兼容。与业界同类产品一样,LT6600放大器可以接受单端或差分输入信号,转换共模电压,并具有延伸到地的共模输入范围。但是,与这些其他放大器不同的是,LT6600s具有专有架构,可以在最大限度地提高速度的同时最大限度地降低噪声和失真。此外,自定义低通滤波器响应在截止频率的3倍下提供30dB衰减,具有低延迟失真(图2)。


图1所示。LT6600方框图。


图2。LT6600-10的频率响应。

安静,紧凑,易于使用

LT6600s也是最紧凑的抗混叠/平滑滤波器解决方案。这些集成的滤波放大器只需要两个外部电阻来设置增益。精度响应完全由单片滤波器决定。相比之下,分立有源rc设计将需要18个精密电阻和电容,以及第二个运算放大器封装(图3)。该系列中首批可用的器件是LT6600-2.5、LT6600-10和LT6600-20,固定滤波器带宽分别为2.5MHz、10MHz和20MHz。


图3。LT6600 vs竞争对手。

LT6600-2.5提供真正的14位性能,在1MHz 1V(RMS)输入时噪声和失真分量低于-86dB。LT6600-10在10MHz带宽下的总噪声为56μV(RMS), 5MHz 2V(P-P)信号的谐波低于-74dB。当增益设置为+12dB时,LT6600-20在20MHz带宽下具有42μV(RMS)的总输入参考噪声,并具有-2.5和-10的许多特性。该系列的每个成员都具有低于0.5dB的通带纹波的低通响应。这些低噪声、低失真和可控频率响应的组合实际上是不可能用离散设计复制的。

LT6600s指定并测试了单3V供电操作和±5V供电操作。这种灵活性,加上低外部部件数量和宽输入共模范围,使LT6600非常易于使用。

差分ADC和DAC接口的最佳解决方案

差分输出放大器在具有差分输入ADC转换器的系统中得到了普及。通常由变换器处理的信号是单端、低幅度和来自大源阻抗的。变换器要实现其全量程和精度,必须具有较大的差分信号和近中电源的共模电平。这个问题有两种常见的解决方案。图4显示了变压器耦合电路,图5显示了运算放大器电路。当尺寸和直流响应很重要、需要增益或需要缓冲时,图5所示的电路更可取。图4的电路适用于宽带应用。


图4。使用变压器驱动差分ADC。


图5。使用单端运算放大器驱动差分ADC。

图6显示了LT6600的差分转换器接口是多么简单。该电路保留了图5电路的所有优点(增益、直流响应和单端到差分转换),并增加了选择性抗混叠滤波功能。此外,单端输入可以具有与ADC转换器不同的共模电平(与图5中的电路不同)。LT6600在将单端输入转换为差分时自动转换共模电平。在图6中,输入信号参考地,呈现给ADC的信号参考V(CM)。


图6。使用LT6600驱动差分ADC。

为了说明LT6600出色的动态范围,请考虑图6,其中1MHz输入信号为800mV(PP),由LT6600-2.5放大。当R(IN) = 402欧姆时,放大器提供12dB的电压增益。提供给ADC转换器的信号为3.2V(P-P)。失真分量将至少比基波低82dB,在5MHz带宽下信噪比将为81dB。

差分输出DAC是LT6600擅长的另一个应用。图7显示了LT6600在基站应用中作为跨阻放大器和4阶平滑滤波器的作用。LT6600的输入共模范围适应DAC的合规范围。LT6600的输出共模电压被设置为优化LT5503直接I/Q调制器的性能。DAC和LT6600之间的电阻允许用户调整跨阻增益。LT6600和LT5503采用3.3V电源供电。


图7。在基站应用中使用LT6600作为跨阻放大器和平滑滤波器。

为了说明LT6600的优化滤波,请考虑图7中DAC的采样率为50Msps,基带信号信息扩展到10MHz的情况。通过使用LT6600-10, 40MHz附近的图像衰减将超过50dB(滤波器响应加上sin(x)/x衰减)。阻带中出色的抑制与通带中的低延迟失真相结合(图2),形成了出色的DAC平滑解决方案。

结论

LT6600差分滤波放大器是2.5MHz至20MHz范围内最紧凑的ADC抗混叠和DAC平滑解决方案。低噪声、低失真和精确响应的组合是不可能用离散设计复制的。LT6600引脚兼容标准差分输出运放,并执行所有相同的功能。LT6600改进了任何需要差分信号缓冲和滤波的系统的设计。

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