通信接收机差分滤波器设计

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RF工程师在设计中常常会看到单端50 系统。某些人认为，差分电路很难设计、测试和调试。另一方面，为了提高性能，通信系统常常要应用差分系统，尤其是IF级中。在这些困难中，差分滤波器是一个关键问题。本应用笔记介绍基本滤波器的一些重要规格概念、几类常用滤波器的响应和切比雪夫1型滤波器应用，并且逐步说明如何将单端滤波器设计转化为差分滤波器设计。本应用笔记提供了一个差分滤波器设计示例，并讨论了关于如何优化差分电路PCB设计的若干要点。
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) N% g1 _9 F4 N) O& ^& |, ]差分电路优点

本部分讨论RF信号链应用中差分电路相对于单端电路的优点。用户利用差分电路可以达到比利用单端电路更高的信号幅度。在相同电源电压下，差分信号可提供两倍于单端信号的幅度，以及更好的线性度和SNR性能。
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4. 群延迟衡量一个穿过受测器件的信号的各种正弦成分幅度包络的时间延迟，它与各成分的频率相关。


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0 {$ B# \! I9 z0 l/ Q通信接收链中设计的IF滤波器基本上是低通滤波器或带通滤波器，用于抑制混叠信号以及有源器件产生的杂散。这些杂散包括谐波和IMD产物等成分。利用该滤波器，接收链可提供干净且具有良好SNR的信号供ADC分析。切比雪夫I型滤波器具有良好的带内平坦度，阻带内滚降迅速且无均衡纹波，因而选择它作为拓扑结构。

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将单端滤波器转化为差分滤波

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差分滤波器布局考虑

0 ~5 o# {' H2 N( q# I成对差分走线的长度须相同。此规则源自这一事实：差分接收器检测负信号和正信号在哪里同时跨过彼此，即交越点。因此，信号须同时到达接收器才能正常工作。差分对内的走线布线须彼此靠近，如果一对中的相邻线路之间的距离大于电介质厚度的2倍，则其间的耦合会很小。此规则也是基于差分信号相等但相反这一事实，如果外部噪声同等地干扰两个信号，则其影响会互相抵消。同样，如果走线并排布线，则差分信号在相邻导线中引起的任何干扰噪声都会彼此抵消。

同一差分对内的走线间距在全长范围内须保持不变。如果差分走线彼此靠近布线，则会影响总阻抗。如果此间距在驱动器与接收器之间变化不定，则一路上会存在阻抗不匹配，导致反射。差分对之间的间距应较宽，以使其间的串扰最小。
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如果在同一层上使用铜填充，应加大从差分走线到铜填充之间的间隙。推荐最小间隙为走线到铜填充的走线宽度的3倍。在靠近差分对内偏斜源处引入少量弯弯曲曲的校正，从而降低这种偏斜，参见下图：
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% x5 L) w8 q& a3 l5 K6 [差分对布线时，应使用对称布线：
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考虑降低对滤波器元件值的要求，减少印刷电路板(PCB)上的调谐工作量；寄生电容和电感应尽可能小。与滤波器设计中的电感设计值相比，寄生电感可能微不足道。寄生电容对差分IF滤波器更为重要。IF滤波器设计中的电容只有几pF，如果寄生电容达到数十分之一pF，滤波器响应就会受到相当大的影响。为了避免寄生电容影响，一个良好的做法是避免差分布线区域和电源扼流圈下有任何接地或电源层。


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