面向寬帶數據應用的SiGe跟蹤保持放大器

Hittite微波公司開(kāi)發(fā)的新型HMC660LC4B放大器(見(jiàn)表)具有提供寬帶數據應用下高采樣率所需的無(wú)與倫比的線(xiàn)性度。

HMC660LC4B可用于很多應用系統中，包括數字采樣示波器(DSO)、SDR、商用和軍用雷達系統、電子戰(EW)系統、電子情報(ELINT)系統、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。

HMC660LC4B(圖1)是新型寬帶T/H放大器系列的首款產(chǎn)品，可使設計師直接對具有4.5GHz輸入帶寬的滿(mǎn)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(shí)鐘速率為2GHz的輸入信號用的9bT/H模式的線(xiàn)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(jiǎn)化數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放大器允許設計師使電路在更高的IF下工作，無(wú)需使用混頻器、帶通濾波器、放大器和本振振蕩器(LO)，從而簡(jiǎn)化復雜性，提高可靠性。

HMC660LC4B采用新穎的設計拓撲，極大地改進(jìn)了帶寬、線(xiàn)性度和保持狀態(tài)饋通之間的性能權衡。這一新拓撲也克服了輸入寬度對輸入信號電平敏感的問(wèn)題，該問(wèn)題常見(jiàn)于其他商用T/H電路。HMC660LC4B的內部架構包括幾個(gè)重要功能：處理輸入信號和時(shí)鐘信號的輸入放大器、T/H開(kāi)關(guān)磁芯和輸出放大器。差分輸入、時(shí)鐘和輸出信號是架構的組成部分，用于將電源、地和輻射噪聲最小化。

差分輸入信號通過(guò)一個(gè)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，該差分輸入信號驅動(dòng)T/H開(kāi)關(guān)磁心。與此類(lèi)似，時(shí)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(shí)鐘驅動(dòng)器，時(shí)鐘驅動(dòng)器為T(mén)/H磁心的高速采樣提供快速時(shí)鐘邊沿。采樣結束后，通過(guò)輸出放大器緩沖保持信號，為差分輸出信號(OUT+和OUT-)，每個(gè)差分輸出信號都能驅動(dòng)50Ω負載。

HMC660LC4B設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(shí)域輸出波形。輸入信號約為1Vpp，輸入頻率為3.125GHz，時(shí)鐘率為500兆采樣/秒。蘭色跡線(xiàn)表示跟蹤方式下的HMC660LC4B，紅色跡線(xiàn)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(shí)，該T/H放大器應非?？拷麬DC，以使反射最小。

(圖4)下面示出二階效應將HMC660LC4B的線(xiàn)性度限制在約61dB(9.9b)，此時(shí)輸入信號為0.5Vpp(滿(mǎn)幅的一半)，頻率為4GHz，時(shí)鐘為1吉采樣/秒。該線(xiàn)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(xiàn)性度，或者在時(shí)鐘率為1兆采樣/秒，頻率為4GHz、0.5Vpp輸入信號的無(wú)虛假信號動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)為32db(5.05b)。

HMC660LC4B的另一個(gè)重要特征是正確的線(xiàn)性度相關(guān)性，這對用數字信號處理器(DSP)對信號求平均值的設計師特別重要。這些用戶(hù)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(xiàn)性度。例如，對HMC660LC4B，在時(shí)鐘率為1兆采樣/秒，頻率為4GHz(比較4GHz、1Vpp滿(mǎn)幅輸入信號)的0.5Vpp的1/2滿(mǎn)幅輸入信號，線(xiàn)性度將從55dB提高到61dB，提高6dB。同樣，開(kāi)始用1GHz的1Vpp的滿(mǎn)幅輸入信號，時(shí)鐘率為1吉采樣/秒，當將信號減小到1GHz下的0.5Vpp時(shí)，線(xiàn)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(dòng)小于110fs，保持模式饋通抑制能力優(yōu)于60dB。該器件的最大時(shí)間域7GHz輸出帶寬噪聲積分均方根(RMS)值為1.1mV。這些技術(shù)指標對尋求將商用高速ADC性能最優(yōu)化的設計師來(lái)說(shuō)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大的信號(如：中心為3.5GHz的1-GHz帶寬信號)，直接將其轉換為基帶頻率，以低速、高分辨率ADC來(lái)采樣。

HMC660LC4B兼有寬帶寬、高線(xiàn)性度和極佳的隔離，是寬帶數字接受器和其他系統中高速ADC的專(zhuān)用解決方案，它可方便地實(shí)現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，減小了系統體積、功率和復雜程度。為簡(jiǎn)化特性表示，公司提供T/H放大器用的評估板，連同電源線(xiàn)和可以與商用測試設備連接的同軸連接頭。