双通道接收器把ADC、固定增益放大器和抗混叠滤波器集成在单个封装内

　　引言

对于任何希望在多通道IF采样或I/Q基带通信通道中进行高动态范围信号采样时充分利用ADC功能的设计师而言，拥有丰富的实践经验乃是至关重要的前提。要实现阻抗的匹配，需要熟悉放大器输出级和ADC前端的相关知识，而谨慎的布局则是实现数字输出至敏感模拟输入耦合最小化所必需的。

事实上，上佳的布局对于保持ADC性能是极其重要的，而始终苛刻的市场需求则迫切地希望实现设计的小型化，并提高通道密度，这加剧了布局问题。即使是最为老练的设计师，如果他擅长的领域是RF或数字技术，那么这些设计要求也会成为令其头疼的难题。

LTM9002双通道、IF/基带接收器利用了多年的应用设计经验，并将其整合在一个易用型11.25mm x 15mm μModule封装之内。该封装中内置了一个高性能双通道14位ADC (采样速率高达125Msps)、抗混叠滤波器、两个固定增益差分ADC驱动器和一个双通道辅助DAC。通过集成这些元件，LTM9002消除了输入阻抗匹配、滤波器设计、增益/相位匹配、通道间隔离和高频布局等工作负担，从而极大地加快了产品的面市进程。即使是在这种小型封装中，LTM9002仍然保证了高性能，从而将使诸多的通信和仪表应用得以强化。

　　图1 用于主/分集接收器的LTM9002

　　多通道ADC应用

多通道应用具有多项独特的要求，例如：通道匹配 (在增益、相位、DC偏移以及通道至通道隔离度方面)。增益和相位误差直接影响着I和Q通道的解调。而且，由于直接转换接收器通常采用DC耦合，因此，DC偏移将限制接收器的动态范围。多输入、多输出 (MIMO) 系统依赖于多个均接收相同信号的接收器通道，并检测由多径延迟所引起的轻微变化，于是，增益和相位误差也会对这些系统产生影响。和I/Q接收器一样，分集接收器也需要在通道之间提供极佳的隔离，这是因为通道之间的串扰会表现为噪声干扰，而且可能更加难以利用数字滤波处理来抑制。显然，ADC和驱动器电路的通道匹配和通道隔离将直接影响系统级性能。对于许多多通道应用而言，这些误差是无法在数字域中进行校正的。

　　性能

在140MHz的输入频率条件下，LTM9002实现了66dB的信噪比(SNR)和74dB的无寄生动态范围 (SFDR)。图2示出了这些条件下的FFT。SNR是ADC和放大器性能以及放大器增益和滤波器带宽的一个函数。固有放大器噪声与电压增益成比例;因此，26dB放大将使放大器噪声增加20倍，而8dB放大则仅使噪声增加2.5倍。同样地，放大器噪声(单位：nV/√Hz)随滤波器带宽的平方而增加。在评价整个信号链路时应牢记这些关系，这一点是十分重要。

　　图2 显示LTM9002 AC性能的FFT (采用140MHz输入频率)

对于多通道应用来说，通道至通道匹配和隔离是重要的考虑因素。尽管外形尺寸小巧，但LTM9002仍然在140MHz的输入频率条件下实现了90dB的通道隔离度。在缺省的范围设定值条件下，总增益通常为26dB，而且在两个通道之间的变化仅为0.1dB。可对12位辅助DAC进行配置，以采用图3中的电路来调节范围 (每级的调节量为61μV)。

　　图3 采用一个外部基准和用于范围调节的内部辅助DAC

另一个重要的性能衡量指标是印刷电路板 (PCB) 的面积效率。在这方面，LTM9002胜人一筹。LTM9002不需要外部元件 (电源旁路电容器、无源滤波元件、阻抗匹配或变换元件等等都不需要)。在许多IF采样应用中，增益可以通过变压器来获得，但这些变压器常常体积庞大，而且难以采用自动化装配设备进行安装。在DC耦合应用中，与ADC驱动器一样，放大器及其相关联的抗混叠滤波器网络也是需要的。整个IF/基带接收器系统的占板面积达两平方英寸 (约为25mm x 50mm) 之多的情况并不少见。而当采用LTM9002时，不需要任何这样的外部电路，因此其所需的占板面积仅为1/4平方英寸左右 (11.25mm x 15mm)，缩减至原来的1/8。

　　属性和配置

该μModule结构使得LTM9002能够把标准ADC和放大器元件混装在一起 (不管它们采用的是何种工艺技术)，并使其与无源元件相匹配 (针对某种特定的应用)。μModule接收器由导线压焊芯片、封装组件以及安装在一块高性能、四层、双马来酰亚胺三嗪 (BT) 树脂衬底上的无源元件组成。BT与其他的层状衬底 (例如：FR4) 很相似，不过，其硬度十分出色，并具有较低的热膨胀系数。

LTM9002-AA使用了一个双通道、14位、125Msps ADC，两个26dB固定增益放大器，而且还包括一个针对全标度范围调节而配置的12位双通道DAC (如图1所示)。内部抗混叠滤波器负责将输入频率限制在 <170MHz。放大器提供了一个50&Omega;的差分输入阻抗和一个 &plusmn;50mV的输入范围 (即 -16dB