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系统级封装加速16位接收器的设计 　　作为高速仪表或高灵敏度基站中降频转换链路的组成部分，高速接收器的设计需要极其丰富的经验以实现高性能。高灵敏度仪表技术常常受益于无线基站组件的发展，体现这种趋势的实例是采样速率超过100MHz的16位ADC。然而常常只有少数设计师拥有充分利用这些新组件的全部性能优势所需要的技能和经验，因此，必须在不断学习的过程中积累经验。追求缩短设计周期的趋势要求电路设计和电路板布局一次性成功，这间接地延长了学习过程。系统级封装(siP)产品弥补了经验上的不足，有助于应对这些难题。 　　 　　将下变频级连接到高速16位ADC需要多方面的技能，主要包括：术语，即处理在RF领域使用而不同于ADC和数字领域的术语，抗混叠滤波器设计，以及驱动今天的ADC采样与保持输入所需的差分放大器设计；高频布局，因为即使在100MHz时，ADC的高带宽前端也会从意料不到的来源吸取噪声。 　　厂商常常提供技术支持、参考设计和其它文件，以弥补经验的不足并加快设计。除了提供这些传统工具，还知道如何将自己的专长融入产品，如LTM9001微型模块(uModule)接收器子系统。LTM9001采用SiP技术，集成了一个16位、130MSPS的ADC与一个固定增益放大器，如图1所示。与单片“缓冲型”ADC不同，LTM9001无需设计师掌握上面提到的不同领域的深度技能，就可以直接连接到IF信号链路。当然，在某种程度上，这些技能仍然需要，但是采用微型模块接收器，一次成功的可能性会大得多。 　　微型模块接收器由连线连接的芯片、封装式组件和无源组件构成，安装在4层基片上。LTM9001一AA是第一个版本，配置了一个16位、130MSPS的ADC。放大器增益为20dB，输入阻抗为200Q，输入范围为250mV。匹配网络用来在这些条件下优化放大器输出与ADC输入之间的接口。另外，还有一个2阶带通滤波器，用来实现162.5MHz、25MHz滤波，以防止混叠并限制来自放大器的噪声。 　　 　　术语 　　 　　RF信号链路术语以50Q单端信号通路作为最基本的假设。用50Q或其倍数进行数学计算的结果最佳。差分信号通路常常是200Q的，RF工程师很容易适应这种通路。传统ADC输入不仅不是50Q的倍数，还采用复杂的开关电容器结构，以采样速率回扫电流脉冲，因此在快速RF计算中难以使用。RF工程师想知道以dBm为单位的ADC输入功率能力，但是这从不在ADC数据表上给出。下一件最想知道的事情是输入电压范围和输入阻抗，以计算功率。传统ADC的输入范围是规定的，但是阻抗(像刚刚提到的那样)不是固定的电阻数。LTM9001集成了一个差分放大器，该放大器呈现固定的、电阻性200Q差分输入阻抗。与开关电容器ADC相比，这提供了一种更加简单直接的连接方式，并简化了与RF信号链路最后一级的连接。 　　 　　低噪声、低失真放大器级提供增益，而不会给信号增加极大的噪声或失真。尽管放大器噪声低，但是噪声会随着放大器的增益成倍增加，因此较高增益不可避免地增大了系统的噪声。不过，由于增益的原因，放大器的输入范围会成比例地缩小，而且，这种输入范围的缩小可使其能够从先前的组件获得较低的失真。 　　另一个术语问题则围绕噪声展开。噪声指数(NF)是常用的RF术语。噪声指数是电路输出噪声功率与可归因于输入终端热噪声部分的噪声功率之比，通常是在室温下规定的.。在ADC数据表中，噪声由信噪比(sNR)或类似测量值规定。SNR是基础输入频率的RMS幅度与所有其他频率成份的RMS幅度之比(最初的5次谐波除外)。放大器可能两者都规定，但是哪个术语都不是绝对适用的，因为它们都隐含着一定的条件，如NF测量值中隐含着50Q阻抗这个条件，SNR中则隐含着奈奎斯特带宽这个条件。放大器可能还以nV为单位规定噪声，这个单位允许进行转换。LTM9001以200f2输入阻抗和一个带限滤波器规定SNR，从而使链路分析容易得多。简化术语加速了书面分析。尽管这不是节省时间的主要因素，但是会更加便利。　对信号链路进行完书面分析后，下一步就是将驱动器连接到ADC。在分立设计中，用一个无源滤波器网络实现抗混叠滤波，并匹配放大器输出至ADC输入。ADC驱动器和ADC输入之间的抗混叠滤波器限制了宽带放大器噪声，有助于保持ADC的高SNR。必威体育精装版的ADC和驱动器是差分式的，为差分信号设计滤波器比传统单端设计复杂。尽管可以实现两个单端滤波器，但是这样的滤波器有些不如差分滤波器坚固。最明显的差别是，差分设计在两个信号通路之间采用一个并联组件，而不是每个单端通路用一个组件接地。两个单端滤波器的失配误差可能引入相位或幅度差别。这些差别加重了ADC采样和保持电路的缺点，导致二次谐波失真增大。LTM9001中集成的抗混叠滤波器是一个简单的