HMC1023LP5E：72 MHz 雙可編程低通濾波器驅(qū)動(dòng)的卓越之選

在電子工程師的設(shè)計(jì)世界里，濾波器是至關(guān)重要的組件，它能幫助我們篩選出所需的信號，抑制干擾。今天要給大家詳細(xì)介紹一款出色的濾波器——HMC1023LP5E，一款 72 MHz 雙可編程低通濾波器，它具備諸多優(yōu)秀特性，適用于多種應(yīng)用場景。

文件下載：HMC1023.pdf

典型應(yīng)用

HMC1023LP5E 的應(yīng)用范圍非常廣泛，在點(diǎn)對點(diǎn)固定無線和蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施收發(fā)器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器前后的基帶濾波、軟件定義無線電應(yīng)用、抗混疊和重建濾波、測試和測量設(shè)備以及 ADC 驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中都能發(fā)揮重要作用。

功能特性

低噪聲與高線性度

它擁有低噪聲系數(shù)，僅為 10 dB，能有效減少信號中的噪聲干擾。同時(shí)，具備高線性度，帶內(nèi)輸出 IP3 > +30 dBm，帶內(nèi)輸出 IP2 > +60 dBm，確保信號在傳輸過程中保持良好的線性特性，減少失真。

可編程帶寬與增益

預(yù)編程和/或可編程帶寬范圍為 5 MHz 至 72 MHz，3 dB 帶寬精度可達(dá) ±2.5%，能滿足不同場景下對帶寬的需求?？删幊淘鲆鏋?0 或 10 dB，可根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整信號增益。

集成與智能設(shè)計(jì)

集成了 ADC 驅(qū)動(dòng)放大器，具有 6 階巴特沃斯幅度和相位響應(yīng)，能提供穩(wěn)定的濾波效果。還具備自動(dòng)濾波器校準(zhǔn)功能，可保證濾波器性能的穩(wěn)定性。此外，外部可控的共模輸出電平、濾波器旁路選項(xiàng)等設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升了其使用的靈活性。而且，它在引腳和寄存器方面與 HMC900LP5E 兼容，方便工程師進(jìn)行升級和替換。同時(shí)，擁有讀寫串行端口接口 (SPI)，便于進(jìn)行編程和控制，采用 32 引腳 5x5 mm SMT 封裝，體積小巧，節(jié)省電路板空間。

電氣規(guī)格

模擬性能

在模擬性能方面，其通帶增益可設(shè)置為 0 dB 或 10 dB，3 dB 角頻率可在 5 MHz 至 72 MHz 之間進(jìn)行編程，旁路模式下可達(dá) 75 MHz 至 100 MHz。未校準(zhǔn)情況下，3 dB 角頻率變化為 ± 20 %，校準(zhǔn)后為 ±2.5 %至 ± 3.5 %，且隨溫度變化的 3 dB 角頻率變化率為 ±0.03 % / °C。在不同帶寬和增益設(shè)置下，輸出噪聲和噪聲系數(shù)也有明確的指標(biāo)，輸入?yún)⒖嫉膸?nèi)和帶外 IM3、輸出 IP3 和 IP2 等參數(shù)都表現(xiàn)出色。

數(shù)字 I/O 與電源

數(shù)字 I/O 方面，CALCK 頻率在 20 MHz 至 80 MHz 之間，SCLK 頻率可達(dá) 20 MHz 至 30 MHz，數(shù)字輸入和輸出的電平也有相應(yīng)規(guī)定。電源方面，模擬和數(shù)字電源電壓為 4.75 V 至 5.25 V，電源電流約為 240 mA，上電復(fù)位時(shí)間為 250 μs。

應(yīng)用優(yōu)勢

靈活性與通用性

準(zhǔn)確、任意、用戶定義的帶寬，可編程增益以及靈活的可編程 IO 接口，使 HMC1023LP5E 具有無與倫比的靈活性。它能支持眾多無線電標(biāo)準(zhǔn)、頻率和帶寬，用單一硬件平臺(tái)就能滿足多樣化的需求。

簡化設(shè)計(jì)與成本優(yōu)勢

在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)應(yīng)用中，它能作為抗混疊濾波器、ADC 驅(qū)動(dòng)和阻塞器抑制濾波器，其 6 階巴特沃斯濾波器響應(yīng)幾乎沒有通帶紋波，帶寬精度達(dá) ±2.5%，能簡化調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)，無需復(fù)雜的自適應(yīng)均衡方案。與離散濾波器相比，它節(jié)省了寶貴的電路板面積和成本，還能克服離散濾波器在基帶信號處理中的匹配問題，提供出色的增益和相位平衡。

接口設(shè)計(jì)

輸入接口

輸入級具有可編程輸入阻抗，可通過 Reg 01h[9] 和 Reg 02h[10] 進(jìn)行配置，支持 100 Ω / 400 Ω / 1 kΩ 差分或 50 Ω / 200 Ω / 500 Ω 單端輸入阻抗。寬輸入共模電壓范圍進(jìn)一步簡化了輸入接口設(shè)計(jì)，無需特定的輸入阻抗，支持交流耦合和直流耦合接口，能根據(jù)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的需求進(jìn)行優(yōu)化匹配，實(shí)現(xiàn)最佳噪聲系數(shù)性能。

輸出接口

輸出共模電壓可通過 CMI 和 CMQ 引腳分別為同相和正交輸出進(jìn)行設(shè)置，范圍為 0.9 V 至 3 V，在不同信號擺幅下都能穩(wěn)定工作。輸出阻抗標(biāo)稱值為 10 Ω 單端或 20 Ω 差分，輸出接口為 OpAmp 驅(qū)動(dòng)器，能驅(qū)動(dòng)不同負(fù)載，可根據(jù)被驅(qū)動(dòng)設(shè)備的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

線性度、帶寬精度與電流消耗

HMC1023LP5E 是高線性度設(shè)備，在整個(gè)工作范圍內(nèi)，輸出 IP3 通常超過 30 dBm，輸出 IP2 超過 60 dBm。為保持線性度和帶寬精度的最佳性能，建議使用表 9 中推薦的 OpAmp 偏置設(shè)置。較高的 OpAmp 偏置設(shè)置能提高線性度和帶寬精度，但會(huì)增加電流消耗。在某些對電流消耗有要求的應(yīng)用中，可以適當(dāng)降低偏置設(shè)置，以犧牲一定的線性度和帶寬精度為代價(jià)，換取更低的電流消耗。

非易失性一次性可編程 (OTP) 內(nèi)存

它包含 OTP 內(nèi)存，用戶可在啟動(dòng)時(shí)對 HMC1023LP5E 的默認(rèn)配置進(jìn)行編程，包括帶寬、濾波器旁路使能、增益、輸入阻抗、OpAmp 偏置和驅(qū)動(dòng)偏置等設(shè)置。一旦 OTP 內(nèi)存編程完成，上電時(shí)設(shè)備將進(jìn)入預(yù)設(shè)狀態(tài)，但仍可通過串行端口接口重新配置。

濾波器編程與校準(zhǔn)

帶寬設(shè)置

HMC1023LP5E 的 3 dB 帶寬可在 5 MHz 至 72 MHz 范圍內(nèi)編程，校準(zhǔn)后帶寬精度可達(dá) ±2.5%。帶寬配置可通過粗帶寬設(shè)置（Reg 02h[9:6]）和細(xì)帶寬設(shè)置（Reg 03h[3:0]）來實(shí)現(xiàn)，有未校準(zhǔn)和校準(zhǔn)兩種情況，校準(zhǔn)又分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式。

校準(zhǔn)過程

校準(zhǔn)需要一個(gè)輸入時(shí)鐘，通過在 CALCK 引腳施加 20 MHz 至 100 MHz 的時(shí)鐘信號，設(shè)置相關(guān)寄存器，即可完成校準(zhǔn)。校準(zhǔn)完成后，校準(zhǔn)結(jié)果會(huì)自動(dòng)寫入相應(yīng)寄存器，也可根據(jù)需要進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。

訂購信息

HMC1023LP5E 有未編程和預(yù)編程兩種產(chǎn)品可供選擇。未編程標(biāo)準(zhǔn)部件的訂購編號為 HMC1023LP5E - 000000，預(yù)編程產(chǎn)品的訂購需要根據(jù)所需的帶寬、增益和 OpAmp 偏置設(shè)置確定部件編號，具體可參考相關(guān)表格和說明。

工作原理

功能模塊

HMC1023LP5E 由輸入增益級、6 階巴特沃斯低通濾波器、輸出驅(qū)動(dòng)器、RC 校準(zhǔn)電路、偏置電路、一次性可編程內(nèi)存、串行端口接口和內(nèi)置自測試 (RC - BIST) 等功能模塊組成。

各模塊作用

輸入增益級為可編程的 0 或 10 dB 增益級，驅(qū)動(dòng) 6 階低通濾波器。低通濾波器通過改變電容和電阻元件實(shí)現(xiàn)粗帶寬和細(xì)帶寬的調(diào)整，其衰減可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)巴特沃斯傳遞函數(shù)計(jì)算。輸出驅(qū)動(dòng)器為差分 AB 類驅(qū)動(dòng)器，能直接驅(qū)動(dòng)典型的 ADC 負(fù)載。RC 校準(zhǔn)電路利用已知時(shí)鐘測量片上 RC 時(shí)間常數(shù)，實(shí)現(xiàn)濾波器的校準(zhǔn)。偏置電路提供參考電流，一次性可編程內(nèi)存用于存儲(chǔ)默認(rèn)配置，串行端口接口用于編程和控制，內(nèi)置自測試功能可對 RC 校準(zhǔn)電路進(jìn)行測試。

總結(jié)

HMC1023LP5E 是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的雙可編程低通濾波器，在帶寬、增益、線性度、噪聲等方面都有出色的表現(xiàn)。其豐富的功能特性和靈活的設(shè)計(jì)使其適用于多種應(yīng)用場景，能為電子工程師的設(shè)計(jì)帶來更多的便利和可能性。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)具體需求合理配置其參數(shù)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，為項(xiàng)目的成功實(shí)施提供有力支持。大家在使用過程中有沒有遇到過一些特別的問題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。