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.