LT6600-XX系列全差分四阶低通滤波器DC962的设计与测试

在电子设计领域，滤波器的性能对于信号处理至关重要。今天我们来深入探讨一下LINEAR TECHNOLOGY的DEMO CIRCUIT 962A，它采用了LT6600-XX系列全差分四阶低通滤波器，能近似实现切比雪夫频率响应。

文件下载：DC962A-A.pdf

一、电路概述

1. 滤波器特性

DC962展示了LT6600-XX系列全差分四阶低通滤波器的特性，其截止频率（Fc）有2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz几种可选（具体对应关系见表1）。该系列将低通滤波器与全差分放大器相结合，可用于驱动模数转换器（ADC）的差分输入，同时还能进行必要的电平转换，以满足ADC参考电压的要求。

2. 电路配置

LT6600-XX滤波器IC只需两个外部输入电阻即可设置滤波器的差分增益。DC962板上的LT6600-XX低通滤波器配置为单位增益差分放大器。若要获得大于1的增益，则需将输入电阻值调低（可参考DC962原理图）。DC962通过SMA连接器连接差分输入和输出，板上跳线可配置为双电源或单电源操作。其差分输入为交流耦合，可通过用零欧姆表面贴装电阻跳线短接输入电容来配置为直流耦合。此外，DC962还有表面贴装焊盘，可添加输入无源元件用于输入信号滤波和直流偏置。

组件	U1
DC962A - A	LT6600 - 2.5, Fc = 2.5MHz
DC962A - B	LT6600 - 5, Fc = 5MHz
DC962A - C	LT6600 - 10, Fc = 10MHz
DC962A - D	LT6600 - 15, Fc = 15MHz
DC962A - E	LT6600 - 20, Fc = 20MHz

二、快速测试流程

1. 单端输入到差分输出测试

• 连接设备：按图3所示，将双电源、函数发生器和示波器连接到DC962（JP1接DUAL，JP2接MID）。需要注意的是，J2输入的50Ω终端用于平衡J1输入的50Ω发生器阻抗。由于额外的50Ω输入阻抗与LT6600 - XX的输入电阻（R2和R3）串联，所以单端到差分增益小于1。例如，LT6600 - 10或 - 20中的反馈电阻为402Ω，若要增益为1，输入电阻也应为402Ω，但在图3中，50Ω与402Ω输入电阻串联，增益为[402 / (402 + 50)]，即0.8894。
• 设置信号：将函数发生器设置为1Vp - p、100kHz的正弦波，并开启电源。
• 观察输出：示波器的通道2输入与DC962输入同相，通道1输入与DC962输入反相180度。通道1或2上显示的单端输出为0.5Vp - p的正弦波（即1Vp - p的差分输出）。另外，LT6600 - XX每个输出至少能直接驱动50pF的电容负载，对于低频正弦波（100kHz或更低），能驱动高达100pF的电容负载。在这个“快速测试”过程中，输出信号为正弦波，每个LT6600 - XX输出驱动24英寸或更短电缆的电容加上示波器输入的电容，总电容负载为70pF（同轴电缆每英尺30pF，示波器输入10pF）。若要测试LT6600 - XX对方波的瞬态响应，可使用10x低电容示波器探头监测DC962在J3或J4的输出。

2. 直流耦合输入和输出共模电压调整

• 短路电容：在DC962上，在R1和R4处安装0603零欧姆电阻，分别短接输入电容C6和C9（参考DC962原理图）。
• 连接电路：按图4所示连接DC962。
• 施加信号：施加带有直流偏置（VinCM）的输入信号（见表2）。输出共模（VOCM）可独立于VinCM设置，通过在EXT VOCM连接施加直流电压进行调整。

V+	输入共模（VinCM）	输出共模（VOCM）
3V (VMID = 1.5V)	0V – 2.5V	0.75V - 1.75V
5V (VMID = 2.5V)	0V – 5V	1.50V – 3.75V

3. 驱动ADC的模拟输入

当使用DC962驱动ADC的差分输入时，电路板的输出电阻R6和R7以及电容C15、C17和C18应配置为ADC输入所需的值。图5展示了驱动ADC时DC962输出组件的最佳值。像LTC2227、LTC2228和LTC2229分别是12位40Msps、65Msps和80Msps的ADC，LTC2247、LTC2248和LTC2249分别是14位40Msps、65Msps和80Msps的ADC。

三、总结

DC962与LT6600 - XX系列滤波器的组合为电子工程师在信号处理和驱动ADC方面提供了一个强大且灵活的解决方案。通过上述的快速测试流程，我们可以验证其性能，确保在实际应用中达到预期效果。大家在使用过程中，不妨思考一下如何根据具体的应用场景对电路进行优化，以获得更好的性能呢？