El amplificador con filtro incorporado proporciona la mejor interfaz de alta velocidad y bajo ruido para DAC y ADC diferenciales

Las rutas de señal diferencial se están convirtiendo en una forma popular de mejorar el rendimiento del sistema. Una señal diferencial tiene el doble de amplitud para un nivel de potencia dado. La interferencia de otros componentes, como relojes digitales, se trata como señales de modo común y los amplificadores la rechazan en la cadena de señal diferencial. Por lo tanto, con una ruta de señal diferencial, se puede mantener el rango dinámico y reducir la tensión de alimentación.

Los amplificadores operacionales de salida diferencial son una forma de proporcionar ganancia, almacenamiento en búfer y filtrado en estas rutas de señal, pero a menudo a costa de mayor complejidad y espacio en la placa. Un circuito que utiliza la funcionalidad de salida diferencial generalmente requiere el doble de resistencias y condensadores que el circuito de un solo extremo correspondiente. Por lo tanto, se necesita un método compacto y de alto rendimiento para procesar señales diferenciales. La solución es el nuevo LT6600.

El LT6600 es una familia de amplificadores completamente diferenciales con un filtro de paso bajo de cuarto orden integrado. Todos los dispositivos de la familia tienen una frecuencia de cruce fija (2,5 MHz, 10 MHz y 20 MHz) y funcionan con suministros de 3 V a 10 V. El LT6600 está empaquetado en SO-8 y es compatible pin a pin. con otros amplificadores operacionales diferenciales de alta velocidad disponibles comercialmente (Figura 1). Al igual que sus contrapartes de la industria, los amplificadores LT6600 pueden aceptar señales de entrada diferenciales o de un solo extremo, cambiar voltajes de modo común y tener un rango de entrada de modo común que va a tierra. Pero, a diferencia de esos otros amplificadores, los LT6600 tienen una arquitectura patentada que minimiza el ruido y la distorsión mientras maximiza la velocidad. Además, el filtro de paso bajo personalizado proporciona 30 dB de atenuación a 3 veces la frecuencia de corte con una distorsión de retardo baja (Figura 2).

Los LT6600 también son las soluciones de filtro suavizante/anti-aliasing más compactas disponibles. Estos amplificadores de filtro incorporados requieren solo dos resistencias externas para establecer la ganancia. El filtro monolítico determinará completamente la respuesta de precisión. Por el contrario, un diseño RC discreto activo requeriría 18 resistencias y condensadores de precisión, junto con otro paquete de amplificador operacional (Figura 3). Los primeros dispositivos disponibles en la familia son el LT6600-2.5, LT6600-10 y LT6600-20, con anchos de banda de filtro fijo de 2,5 MHz, 10 MHz y 20 MHz respectivamente.

El LT6600-2.5 ofrece un verdadero rendimiento de 14 bits con componentes de ruido y distorsión por debajo de -86 dB para 1 MHz 1 V_RMS contribuciones. El LT6600-10 tiene una figura de ruido total de 56 μV_RMS en un ancho de banda de 10 MHz con armónicos inferiores a -74 dB para 5 MHz 2 V_PÁGINAS señales. Con la ganancia establecida en +12dB, el LT6600-20 tiene 42 μV_RMS ruido de entrada total referido en un ancho de banda de 20 MHz y que tiene muchas características compartidas -2.5 y -10. Todos los miembros de la familia tienen una respuesta de paso bajo con menos de 0,5 dB de ondulación de banda de paso. Estas combinaciones de bajo ruido, baja distorsión y respuesta de frecuencia controlada son casi imposibles de replicar con diseños discretos.

El LT6600 está especificado y probado para funcionar con un solo suministro de 3 V y con un suministro de ±5 V. Esta flexibilidad, combinada con un bajo número de piezas externas y una amplia gama de modos de entrada comunes, hace que el LT6600 sea extremadamente fácil de usar.

Los amplificadores de salida diferencial son populares en sistemas con convertidores ADC de entrada diferencial. A menudo, la señal a procesar por el convertidor está desequilibrada, con baja amplitud y alta impedancia de fuente. Para que el convertidor logre su rango y precisión completos, se debe presentar una señal diferencial más grande y un nivel de modo común cercano al promedio de la fuente de alimentación. Hay dos soluciones comunes a este problema. La Figura 4 muestra un circuito de acoplamiento de transformador y la Figura 5 muestra un circuito amplificador operacional. El circuito que se muestra en la Figura 5 es mejor cuando la magnitud y la respuesta de CC son importantes, cuando se requiere ganancia o cuando se requiere un búfer. El circuito de la Figura 4 es útil para aplicaciones de gran ancho de banda.

La Figura 6 muestra cuán simple es la interfaz del convertidor diferencial para el LT6600. Este circuito conserva todas las ventajas del circuito de la Figura 5 (ganancia, respuesta de CC y conversión de un solo extremo a diferencial) con la función añadida de filtrado antisolapamiento opcional. Además, la entrada analógica de un solo extremo puede tener un nivel de modo común diferente del convertidor ADC (a diferencia del circuito de la Figura 5). El LT6600 cambia automáticamente el nivel de modo común cuando cambia la entrada de un solo extremo a diferencial. En la Figura 6, la señal de entrada está referenciada a tierra y la señal presentada al ADC está referenciada a V_CM.

Para ilustrar el excelente rango dinámico del LT6600, considere la Figura 6 con una señal de entrada de 1 MHz de 800 mV_{polipropileno} aumentado en LT6600-2.5. por R_EN = 402Ω, el amplificador proporciona 12dB de ganancia de voltaje. La señal presentada al convertidor ADC es de 3,2 V._PÁGINAS. Los componentes de distorsión serán al menos 82 dB por debajo de la fundamental y la relación señal/ruido será igual a 81 dB en un ancho de banda de 5 MHz.

La salida DAC diferencial es otra aplicación en la que sobresale el LT6600. La Figura 7 muestra el LT6600 actuando como un amplificador de transimpedancia y un filtro suavizante de cuarto orden en una aplicación de estación base. El rango de modo común de entrada del LT6600 coincide con el rango de cumplimiento del DAC. El voltaje de salida de modo común LT6600 está ajustado para optimizar el rendimiento del modulador I/Q directo LT5503. Las resistencias entre el DAC y el LT6600 permiten al usuario ajustar la ganancia de impedancia cruzada. El LT6600 y el LT5503 funcionan con un suministro de 3,3 V.

Para ilustrar el filtrado optimizado del LT6600, considere el caso en el que el DAC de la Figura 7 tiene una frecuencia de muestreo de 50 Msps y la información de la señal de banda base se extiende hasta 10 MHz. Usando un LT6600-10, la atenuación de la imagen cerca de 40 MHz sería más de 50 dB (respuesta de filtro más atenuación sin(x)/x). El excelente rechazo de la banda de parada se combina con una distorsión de retardo de banda de paso baja (Figura 2), lo que la convierte en una solución de suavizado DAC excepcional.

Los amplificadores de filtro diferencial LT6600 son las soluciones de suavizado de DAC y suavizado de ADC más compactas disponibles en el rango de 2,5 MHz a 20 MHz. La combinación de bajo nivel de ruido, baja distorsión y respuesta de precisión no se puede replicar con diseños discretos. El LT6600 es compatible con pines con amplificadores operacionales de salida diferencial estándar y realiza todas las mismas funciones. El LT6600 mejora el diseño de cualquier sistema que requiera almacenamiento en búfer y filtrado de señales diferenciales.