Filtro antisolapamiento con una frecuencia de esquina más alta (>10 MHz)

Actualmente estoy trabajando en un diseño con un ADC adc3424 con una frecuencia de muestreo de 125 MHz. Este es mi primer diseño con un ADC y asumí que elegir un filtro anti-aliasing (AAF) sería una tarea trivial. La linealidad o la ondulación de la banda de paso no es un factor crítico. ¿Cómo es que parece ser algo raro con AAF con frecuencias de esquina superiores a 10 ^ 5 Hz? Algo así como 60 MHz tendría sentido aquí.

En digikey , no hay muchas AAF activas. Otros filtros con frecuencias de esquina más altas no parecen ser para suavizado. ¿Alguien podría indicarme dónde puedo encontrar lo que busco? ¡Gracias!

Está pensando en la frecuencia de Nyquist, por lo que la frecuencia de muestreo de 125 MHz da como resultado un filtro Anti-Aliasing de 62,5 MHz, ¿verdad? Pero ese 62,5 MHz es un límite muy estricto, por lo que el filtro debería tener una caída bastante pronunciada. En la práctica, en lugar de dejar que la frecuencia de muestreo determine el filtro, a menudo es mejor y más fácil dejar que la señal de entrada establezca el filtro. Entonces, ¿cuál es el ancho de banda de su señal? También tenga en cuenta que al final de la hoja de datos del ADC hay algunos diagramas de aplicación. Tenga en cuenta que solo para el diseño de baja frecuencia de entrada hay algo de filtrado de paso bajo: 39 nH y 22 pF.
Entonces, dependiendo de su señal de entrada, es posible que ni siquiera necesite un filtro AA y, si lo necesita, entonces un filtro LC de segundo orden simple (hecho de componentes discretos) podría hacer el trabajo.
Estudiaré cuál es el BW real e iré desde allí. ¡Muchas gracias!
No eliges uno, diseñas uno (o robas un diseño, o escalas desde otra frecuencia) Y no será un filtro activo, sino un filtro LC pasivo.
¡Servirá! Estoy explorando Scilab para esto ahora. ¿Por qué LC y no simplemente RC?
Editar: ¿dos polos, menos atenuación en la banda de paso y más en la banda de parada? ¿Por qué no RCC? Exploraré estas variaciones con Scilab. Cualquier otra recomendación de software también es apreciada.

Respuestas (3)

El sobremuestreo es necesario para aumentar la calidad de la forma de onda y la relación señal/ruido; así que con 125 MHz no iría más allá de 20-30 MHz de ancho de banda, tal vez los 40 que mencionas, no los 60 o los 62.5 nítidos... especialmente si el filtro anti-aliasing tiene 1 polo solamente.

Opciones: filtro pasivo o activo.

Supongamos que el ADC es impulsado por un búfer OpAmp, posiblemente haciendo un cambio de nivel y un ajuste de compensación. Su impedancia de salida a varios MHz aumenta, digamos una fracción de ohmios a unos pocos ohmios si ya es un buen OA (mínimo GBWP de 150 MHz).

Filtro pasivo : es estable, es simple y, lamentablemente, solo tiene 1 polo; si no espera un gran ruido por encima de la frecuencia de corte elegida, entonces está bien para el efecto anti-aliasing. 47 ohmios y 100 pF dan 33 MHz. Este circuito tiene una fase lineal en una parte de su ancho de banda, hasta aproximadamente el 20 % de la frecuencia de corte. El cambio de impedancia de salida OA es "absorbido y enmascarado" por los 47 ohmios.

Puede aumentar el orden según lo sugerido por @Dan Mills y @Bimpelrekkie: tenga en cuenta el ajuste del filtro para resonancias, tal vez agregando algunas resistencias más grandes en paralelo a los inductores.

Filtro activo : existen buenas arquitecturas (Sallen-Key, Multiple Feedback, etc.) para construir filtros activos; . Una vez que se decide la arquitectura, puede calcular componentes con alta precisión una vez que se han decidido los parámetros de la función de transferencia deseada: Bessel, Butterworth, ... incluido Equiripple (que me gusta). Sin embargo, nunca está claro cuál es el efecto de la ganancia limitada del OpAmp y los parásitos. Publiqué una pregunta ( rendimiento de OpAmp para el filtro Sallen-Key ); ver respuesta de @peufeu, muy útil. Enlace a tablas de diseño de dispositivos analógicosDependiendo del filtro elegido, manteniendo una ganancia nominal conveniente de, por ejemplo, 1-2, necesita mucho margen en la ganancia OA de bucle abierto: con 30 MHz de corte, probablemente tenga que ir a 150-300 MHz de GBWP, y esto requiere técnicas de RF, riesgo de oscilaciones y timbres... todas las cosas que empeoran la calidad de lo que puede hacer su ADC. Por lo general, uso amplificadores operacionales de entrada FET porque no crean problemas de compensación con polarización de entrada OA/corriente de compensación y valores de resistencia grandes, que cambian al seleccionar diferentes valores de corte (por ejemplo, AD8065, AD8039 menos estable con la temperatura).

Entonces, cuando trazo su filtro de 1 polo, 47 ohmios y 100 pF en ltspice, obtengo el siguiente gráfico . ¿Por qué la fase no es lineal?
@toxUP Phase es lo suficientemente lineal hasta una frecuencia máxima: estaba abusando de la redacción al escribir "lineal por construcción", lo modifico. Consulte las páginas 26 y 27 de este archivo montana.edu/aolson/ee503/EELE503_filters.pdf : en el ejemplo, se puede usar un RC de corte de 1 MHz hasta 200 kHz. La fase lineal está asegurada por las arquitecturas de filtros activos de Bessel y Equiripple ( analog.com/media/en/training-seminars/design-handbooks/… ): en este pub de Analog Devices están las tablas de coeficientes que normalmente uso.
¡Gracias por una respuesta completa! La fase parece bastante no lineal cerca de DC.

Por lo general, para una aplicación de RF como esa, simplemente diseñaría una red de filtro LC que tenga la frecuencia de esquina y la banda de parada que decida que necesita.

Un montón de software para hacer esto, o presione el "Manual de síntesis de filtro", recuerde considerar la Q finita de los componentes reales y la C parásita de los inductores, pero algo así como el quinto orden a 40 MHz más o menos 0.5db ondulación Chebyshev debería estar en la zona que habría pensado, y debería ser construible con tapas C0G e inductores SMT RF.

Sé que es una vieja pregunta, pero aparece bastante alta cuando se buscan filtros antisolapamiento en la región de RF, así que pensé que sería una buena opción.

Utilizo una combinación de Elsie Software de Tonne Software y AppNote 837 de Analog Devices para diseñar mis filtros LC.

Si bien la versión para estudiantes de Elsie está restringida, aún le permite hasta filtros de séptimo orden; y cuando combina eso con el diseño de AN-837 (que muestra cómo dividir las tapas para equilibrar), puede crear fácilmente el filtro que necesita .

He probado varios programas de diseño de filtros en línea, pero todavía tengo que encontrar uno que tenga todas las campanas y silbatos que tiene la versión gratuita de Elsie.