面向?qū)拵?shù)據(jù)應(yīng)用的SiGe跟蹤保持放大器
Hittite微波公司開發(fā)的新型HMC660LC4B放大器(見表)具有提供寬帶數(shù)據(jù)應(yīng)用下高采樣率所需的無與倫比的線性度。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201706/347988.htmHMC660LC4B可用于很多應(yīng)用系統(tǒng)中,包括數(shù)字采樣示波器(DSO)、SDR、商用和軍用雷達(dá)系統(tǒng)、電子戰(zhàn)(EW)系統(tǒng)、電子情報(ELINT)系統(tǒng)、直接微波/RF/中頻(IF)采樣、微波/RF/IF峰值檢波和功率測量、寬帶頻譜分析儀,以及RF/IF/光纖測試系統(tǒng)。
HMC660LC4B(圖1)是新型寬帶T/H放大器系列的首款產(chǎn)品,可使設(shè)計師直接對具有4.5GHz輸入帶寬的滿幅度1Vpp信號進(jìn)行采樣。該器件基于SiGeBiCMOS工藝,其最大特征是針對DC~4GHz下、時鐘速率為2GHz的輸入信號用的9bT/H模式的線性度。
該新型T/H放大器采用4×4mm表面貼裝兼容RoHS封裝。它與高速ADC一起使用,能簡化數(shù)字接收器中的下變頻信號通道。由于是寬帶,且工作在高頻下,該T/H放大器允許設(shè)計師使電路在更高的IF下工作,無需使用混頻器、帶通濾波器、放大器和本振振蕩器(LO),從而簡化復(fù)雜性,提高可靠性。
HMC660LC4B采用新穎的設(shè)計拓?fù)洌瑯O大地改進(jìn)了帶寬、線性度和保持狀態(tài)饋通之間的性能權(quán)衡。這一新拓?fù)湟部朔溯斎雽挾葘斎胄盘栯娖矫舾械膯栴},該問題常見于其他商用T/H電路。HMC660LC4B的內(nèi)部架構(gòu)包括幾個重要功能:處理輸入信號和時鐘信號的輸入放大器、T/H開關(guān)磁芯和輸出放大器。差分輸入、時鐘和輸出信號是架構(gòu)的組成部分,用于將電源、地和輻射噪聲最小化。
差分輸入信號通過一個片上偏壓T型頭輸入到HMC660LC4B的N+和IN端(圖2),該T型頭為輸入放大器提供DC端50?匹配以及AC耦合。輸入放大器緩沖差分輸入信號,該差分輸入信號驅(qū)動T/H開關(guān)磁心。與此類似,時鐘輸入信號(CLK+和CLK-)也送入片上輸入偏壓T型頭,將信號耦合到時鐘驅(qū)動器,時鐘驅(qū)動器為T/H磁心的高速采樣提供快速時鐘邊沿。采樣結(jié)束后,通過輸出放大器緩沖保持信號,為差分輸出信號(OUT+和OUT-),每個差分輸出信號都能驅(qū)動50Ω負(fù)載。
HMC660LC4B設(shè)計用于提供有最小假信號的干凈輸出波形,這對研究高速信號邊沿的高速測量應(yīng)用很重要。下面(圖3)給出了在Tektronix公司TDS8000型示波器上顯示的測得的HMC660LC4B時域輸出波形。輸入信號約為1Vpp,輸入頻率為3.125GHz,時鐘率為500兆采樣/秒。蘭色跡線表示跟蹤方式下的HMC660LC4B,紅色跡線表示T/H(采樣)模式。波形保持部分的小紋波由接在HMC660LC4B評估板和示波器之間的2英尺的電纜的反射引起。與ADC一起使用時,該T/H放大器應(yīng)非??拷麬DC,以使反射最小。
(圖4)下面示出二階效應(yīng)將HMC660LC4B的線性度限制在約61dB(9.9b),此時輸入信號為0.5Vpp(滿幅的一半),頻率為4GHz,時鐘為1吉采樣/秒。該線性性能比最可與其競爭的T/H器件的要好得多,這些T/H器件受限于通常的線性度,或者在時鐘率為1兆采樣/秒,頻率為4GHz、0.5Vpp輸入信號的無虛假信號動態(tài)范圍(SFDR)為32db(5.05b)。
HMC660LC4B的另一個重要特征是正確的線性度相關(guān)性,這對用數(shù)字信號處理器(DSP)對信號求平均值的設(shè)計師特別重要。這些用戶可能要進(jìn)行平均,以減少寬帶噪音本底,可以選擇犧牲輸入信號電平而提高線性度。例如,對HMC660LC4B,在時鐘率為1兆采樣/秒,頻率為4GHz(比較4GHz、1Vpp滿幅輸入信號)的0.5Vpp的1/2滿幅輸入信號,線性度將從55dB提高到61dB,提高6dB。同樣,開始用1GHz的1Vpp的滿幅輸入信號,時鐘率為1吉采樣/秒,當(dāng)將信號減小到1GHz下的0.5Vpp時,線性度將由54.6dB提高到66.6dB,提高12dB。
HMC660LC4BT/H放大器的采樣孔徑跳動小于110fs,保持模式饋通抑制能力優(yōu)于60dB。該器件的最大時間域7GHz輸出帶寬噪聲積分均方根(RMS)值為1.1mV。這些技術(shù)指標(biāo)對尋求將商用高速ADC性能最優(yōu)化的設(shè)計師來說非常關(guān)鍵。HMC660LC4B也可用于低速二次抽樣前端,目前有12-b,300到400兆采樣/秒的ADC模塊。在低帶寬ADC上加上HMC660LC4BT/H放大器后,ADC就可二次采樣帶寬相當(dāng)大的信號(如:中心為3.5GHz的1-GHz帶寬信號),直接將其轉(zhuǎn)換為基帶頻率,以低速、高分辨率ADC來采樣。
HMC660LC4B兼有寬帶寬、高線性度和極佳的隔離,是寬帶數(shù)字接受器和其他系統(tǒng)中高速ADC的專用解決方案,它可方便地實現(xiàn)RF和高IF信號,省去了中間混合器、放大器、濾波器和本振振蕩器,減小了系統(tǒng)體積、功率和復(fù)雜程度。為簡化特性表示,公司提供T/H放大器用的評估板,連同電源線和可以與商用測試設(shè)備連接的同軸連接頭。
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