MAX4090与重建滤波器的配合使用
对于标准视频信号,视频通带大约为6MHz,系统过采样频率为27MHz。通常采用9MHz的BW低通滤波器(LPF)作为重建滤波器。以下讨论了如何构建简单的2阶和3阶无源巴特沃斯低通滤波器,截止频率为9MHz,并探讨这些滤波器配合MAX4090的使用(图1和图4)。
2阶巴特沃斯低通滤波器的实现
表1给出了一个2阶巴特沃斯低通滤波器在1rad/s的元件标称值,源/负载阻抗为1Ω。
表1.
Rn1 = Rn2 (Ω) | Cn1 (F) | Ln1 (H) |
---|---|---|
1 | 1.414 | 1.414 |
按照以下公式,可以计算截止频率为9MHz时的L和C。表2给出近似的L、C值以及-3dB带宽和27MHz频点的衰减。可有效衰减采样引起的混叠噪声,27MHz频率处的衰减为20dB。MAX4090要求低输入阻抗稳定,而且输入阻抗不能为电抗。若R1/R2大于100Ω,则需要在滤波器和输入电容(C4)之间串联一个20Ω至100Ω的电阻RIS (图1),以避免出现振荡。
详情介绍
对于标准视频信号,视频通带大约为6MHz,系统过采样频率为27MHz。通常采用9MHz的BW低通滤波器(LPF)作为重建滤波器。以下讨论了如何构建简单的2阶和3阶无源巴特沃斯低通滤波器,截止频率为9MHz,并探讨这些滤波器配合MAX4090的使用(图1和图4)。
2阶巴特沃斯低通滤波器的实现
表1给出了一个2阶巴特沃斯低通滤波器在1rad/s的元件标称值,源/负载阻抗为1Ω。
表1.
Rn1 = Rn2 (Ω) | Cn1 (F) | Ln1 (H) |
---|---|---|
1 | 1.414 | 1.414 |
按照以下公式,可以计算截止频率为9MHz时的L和C。表2给出近似的L、C值以及-3dB带宽和27MHz频点的衰减。可有效衰减采样引起的混叠噪声,27MHz频率处的衰减为20dB。MAX4090要求低输入阻抗稳定,而且输入阻抗不能为电抗。若R1/R2大于100Ω,则需要在滤波器和输入电容(C4)之间串联一个20Ω至100Ω的电阻RIS (图1),以避免出现振荡。
表2.
R1 = R2 (Ω) | C1 (pF) | L1 (µH) | RIS (Ω) | 3dB BW (MHz) | Attenuation at 27MHz (dB) |
---|---|---|---|---|---|
75 | 330 | 1.8 | 0 | 8.7 | 20 |
150 | 150 | 3.9 | 50 | 9 | 20 |
200 | 120 | 4.7 | 50 | 9.3 | 22 |
300 | 82 | 8.2 | 100 | 8.7 | 20 |
图1.
图2给出了R1 = R2 = 150Ω时的频率响应。6MHz时衰减为1.4dB;27MHz时衰减约为20dB。图3给出R1 = R2 = 150Ω时的多波群响应。
图2. 频率响应
图3. 多波群响应
3阶巴特沃斯低通滤波器的实现
如果需要更加平坦的通带和更大的阻带衰减,可以使用3阶LPF。
表3给出了一个3阶巴特沃斯低通滤波器的规一化参数,1rad/s截止频率和3rad/s阻带频率。表4给出了不同源/负载阻抗条件下的L、C值以及-3dB带宽、27MHz下的衰减,27MHz频率下衰减超过40dB。R1 = R2 = 150Ω时,6MHz频点的衰减为0.6dB (图5)。
表3.
Rn1 = Rn2 (Ω) | Cn1 (F) | Cn2 (F) | Cn3 (F) | Ln1 (H) |
---|---|---|---|---|
1 | 0.923 | 0.923 | 0.06 | 1.846 |
表4.
R1 = R2 (Ω) | C1 (pF) | C2 (pF) | C3 (pF) | L (µH) | RIS (Ω) | 3dB BW (MHz) | Attenuation at 27MHz (dB) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
75 | 220 | 220 | 15 | 2.2 | 0 | 9.3 | 43 |
150 | 120 | 120 | 6.8 | 4.7 | 50 | 8.9 | 50 |
300 | 56 | 56 | 3.3 | 10 | 100 | 9 | 45 |
图4.
图5.
Sag修正
在5V应用中,MAX4090可以使用Sag配置以满足交流耦合视频输出的要求。Sag修正是指补偿150Ω负载与输出电容构成的高通滤波器对低频的影响。视频应用中,高通滤波器的截止频率必须足够低,以确保通过场同步信号,避免发生场倾斜。截止频率须低于3Hz至5Hz,通常耦合电容> 220µF。MAX4090使用两个22µF电容代替大尺寸耦合电容(图6)。测试表明:即使输出耦合电容C5大于47µF,也不会对电路性能有所改善。电源电压低于4.5V时,不推荐使用MAX4090的Sag修正。
图6.