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

在電子工程師的設(shè)計世界里，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。

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典型應(yīng)用

HMC1023LP5E 的應(yīng)用范圍非常廣泛，在點對點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，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 ±2.5%，能滿足不同場景下對帶寬的需求。可編程增益為 0 或 10 dB，可根據(jù)實際情況靈活調(diào)整信號增益。

集成與智能設(shè)計

集成了 ADC 驅(qū)動放大器，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、濾波器旁路選項等設(shè)計，進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，方便工程師進行升級和替換。同時，擁有讀寫串行端口接口 (SPI)，便于進行編程和控制，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 之間進行編程，旁路模式下可達 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 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，用單一硬件平臺就能滿足多樣化的需求。

簡化設(shè)計與成本優(yōu)勢

在發(fā)射機和接收機應(yīng)用中，它能作為抗混疊濾波器、ADC 驅(qū)動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 ±2.5%，能簡化調(diào)制解調(diào)器設(shè)計，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

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一步簡化了輸入接口設(shè)計，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)動設(shè)備的需求進行優(yōu)化匹配，實現(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)動器，能驅(qū)動不同負載，可根據(jù)被驅(qū)動設(shè)備的需求進行設(shè)計。

線性度、帶寬精度與電流消耗

HMC1023LP5E 是高線性度設(shè)備，在整個工作范圍內(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，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，用戶可在啟動時對 HMC1023LP5E 的默認(rèn)配置進行編程，包括帶寬、濾波器旁路使能、增益、輸入阻抗、OpAmp 偏置和驅(qū)動偏置等設(shè)置。一旦 OTP 內(nèi)存編程完成，上電時設(shè)備將進入預(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 ±2.5%。帶寬配置可通過粗帶寬設(shè)置（Reg 02h[9:6]）和細帶寬設(shè)置（Reg 03h[3:0]）來實現(xiàn)，有未校準(zhǔn)和校準(zhǔn)兩種情況，校準(zhǔn)又分為自動和手動兩種方式。

校準(zhǔn)過程

校準(zhǔn)需要一個輸入時鐘，通過在 CALCK 引腳施加 20 MHz 至 100 MHz 的時鐘信號，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)果會自動寫入相應(yīng)寄存器，也可根據(jù)需要進行手動調(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 6 階低通濾波器。低通濾波器通過改變電容和電阻元件實現(xiàn)粗帶寬和細帶寬的調(diào)整，其衰減可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)巴特沃斯傳遞函數(shù)計算。輸出驅(qū)動器為差分 AB 類驅(qū)動器，能直接驅(qū)動典型的 ADC 負載。RC 校準(zhǔn)電路利用已知時鐘測量片上 RC 時間常數(shù)，實現(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)電路進行測試。

總結(jié)

HMC1023LP5E 是一款功能強大、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)計使其適用于多種應(yīng)用場景，能為電子工程師的設(shè)計帶來更多的便利和可能性。在實際應(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，為項目的成功實施提供有力支持。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特的應(yīng)用經(jīng)驗?zāi)兀繗g迎在評論區(qū)分享交流。