MAX4090与重建滤波器的配合使用

摘要：在大多数视频应用中，DAC产生的视频信号需要经过重建滤波器对输出进行平滑滤波，消除采样引起的混叠噪声。MAX4090为直流耦合输出驱动器，可以在重建滤波器之后驱动视频信号。视频DAC可以驱动75Ω至300Ω之间的负载。由于MAX4090正常工作时的输入阻抗较低(< 100Ω)，在MAX4090前端使用重建滤波器时，需要特别注意。

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.