Собственно необходимо разработать фильтр от наложения частот («antialiasing filter») с полосой пропускания 300Мгц для 12-битного АЦП с частотой выборки в 1Ггц.
Покурил некоторые темы на форуме, но не понял, как некоторые форумчане определяют коэффициент усиления в полосе подавления и допустимое колебание в полосе пропускания.
Для моей задачи я определил:
1. Полоса подавления не должна быть больше -72,24dB;
2. Колебание в полосе пропускание не более 0.001dB;
Предполагаю, что наиболее подходящим будет пассивный фильтр Кауэра 6-го порядка
В правильном ли направлении я двигаюсь? (я в этом «зеленый»)

По п.2
- бывают такие задачи, где ДЕЙСТВИТЕЛЬНО необходима такая неравномерность?
- бывают такие аналоговые компоненты, которыми можно реализовать (в диапазоне частот, температур и в течение срока службы) подобную неравномерность на сотнях МГц?

Фильтр Кауэра - тоже не очень хорошая идея для антиалиасингового фильтра из-за колебаний в полосе задержания.

Для 12-битной системы допустима ошибка в ½ LSB, что соответствует 1/(2*4096). Переводим в dB 20*lg(1+1/(2*4096)) = 0,00106 dB. Или я не прав?

Не знаю... Всегда считал, что каждый разряд отличается от соседнего по напряжению вдвое, то есть на 6 дБ. А динамический диапазон АЦП равен 6 дБ * N разрядов + 1,8 дБ.
Отсюда динамический диапазон 12-ти разрядного АЦП равен 6 * 12 + 1,8 = всего 74 дБ. Ну и зачем такая точность?

ПМСМ избыточное требование, если учесть подавление наложения после цифровой фильтрации.

Тоже сильно завышено.

Разве можно подавить наложение спектра цифровой фильтрацией? Я думал, что высокочастотная гармоника попадает в низкочастотный спектр, где ее уже не отфильтруешь!
Я, конечно, предполагаю, что требования по колебаниям в полосе пропускания завышены, т. к. есть нестабильность аналоговых компонентов. Думаю, что амплитуду можно откорректировать в DSP по известным характеристикам фильтра. Остается вопрос стабильности параметров фильтра!
Какой фильтр более стабилен в диапазоне до 300МГц? Пассивный или активный? Если кто-то имеет ссылку на ПО, которое может считать фильтр и определять погрешность, то буду очень благодарен!

Активный фильтр на таких частотах невозможен. Остается пассивный

Трудно подобрать индуктивности - у них резонансные частоты будут низкими выше которых они превратятся в емкости что приведет к подъему АЧХ в области зеркальных частот Вероятно их нужно выполнять в виде печатных проводников

Сигнал должен быть дифференциальным

Будут влиять емкость монтажа

Сложности будут с трассировкой

Фазочастотная характеристика будет искажать форму сигнала. Нужно рассчитать сколько допустимо

Micro Cap позволяет синтезировать пассивные фильтры

Вообще мне кажется фильтр должен быть делителем - в одном плече резистор, в другом комплексное сопротивление, которое выше 300 МГц превращается емкость

А в результате чего ложный сигнал попадает в НЧ спектр? В результате аналогово-цифрового преобразования. Поэтому подлежит фильтрации.
Основное назначение антиалиасингого фильтра - подавление ложного сигнала до такого уровня, когда он не искажает динамику основного сигнала.
Сложнее с ЦАП, там ложный сигнал превращается из цифрового потока в реальные аналоговые искажения, где цифровой фильтр неприменим.

На этой частоте применим только пассивный фильтр. Можно поставить SALF-265

Зависит от Ваших задач. Если это измерительная техника, отчасти правы (зависит от требуемой точности измерений в рабочей полосе частот). Если это цифровой приемник, на выходе точность воспроизведения амплитуды модулирующего сигнала не так важна, важны характеристики линейности, динамический диапазон и пр. В этом случае требования к неравномерности АЧХ СИЛЬНО завышены.
В любом случае требуемая неравномерность вычисляется не из разрядности АЦП.

Это требование не выполнимо по причине низких добротностей LC элементов, будут завалы хар-ки на 1-3 дБ ближе к границе.


Как уже писали выше, у всех элементов есть паразитные составляющие, зависящие от номинала. И в первую очередь надо рассматривать фильтры, элементы которого применимы в нужном частотном диапазоне. Т.е. паразитные составляющие не должны существенно влиять на полосу пропускания и гарантировать подавление вне этой полосы. С этой точки зрения фильтр Кауэра в исходном виде сложно применим. Хорошо попробовать разные варианты.


Чем плохи колебания в полосе задержания?


Почему нельзя использовать активный фильтр до 300 МГц? А если взять усилитель на 10 ГГц?


Зачем?


А как насчет учета влияния?


Добавим еще Filter Solutions, позволяет кстати оценить в первом приближении чувствительность к разбросу элементов. В любом случае программа синтеза даст лишь первое приближение, дальше не обойтись без программ двухмерного ЭМ расчета и оптимизации (AWR, Genesys, ADS, Designer).


Ой-ой-ой, какие делители?


Разве, есть разница? Что фильтруется аналоговым, а что цифровым фильтром?

Конечно есть, там мы цифровой поток получаем из аналогового сигнала, а тут - наоборот.
В цифровом потоке можно отделять мух от котлет и учитывать весовые коэффициенты наложений.
Лучше их конечно сразу исключить, но для этого нужен как раз такой "идеальный" ФНЧ, которого нет в природе.
Поэтому надо исходить из необходимого динамического диапазона, а не разрядности АЦП.

Тут правильный вопрос прозвучал уже: Что будет делать АЦП? Без этого уточнения тяжело разобраться....

Что-то новое, подробнее можно? Если речь о согласованной фильтрации, то только в рамках увеличения С/Ш при известном входном сигнале. Если вид сигнала и помехи нам не известны, и в процессе аналого-цифрового преобразования они наложились, то отделить их невозможно.

Сложностью в настройке. В фильтрах Баттерворта и Чебышева I рода достаточно выстроить ЧХ в полосе пропускания и проверить в 1-2 точках затухание в полосе задержания, постепенное уменьшение усиления в полосе задержания гарантируется схемотехнически. Для Чебышева II рода и эллиптического этой гарантии нет, надо проверять и строить и в полосе задержания. Кроме того, более вероятны паразитные резонансы в полосе задержания


Если имеется в виду схемотехника фильтра на ОУ, нужен большой запас по усилению как в полосе пропускания, так и в полосе задержания. Для усилителя с частотой единичного усиления 10 ГГц коэффициент усиления на 300 МГц составит порядка 30. Маловато для операционника. А в полосе задержания - вообще катастрофа

В фильтрах Баттерворта в реальности тоже будут нули, причем они менее предсказуемы. Номиналы элементов образующих полюса достаточно большие, чтобы с большой вероятностью образовать на паразитах нули в области задержания. А сложность настройки определяется не типом фильтров, а насколько нули и полюса близко расположены друг к другу, насколько сильно взаимное влияние.


К примеру ADL5565 имеет полосу ~6 ГГц по уровню -3 дБ при усилении 15 дБ, ограничиваемом резисторами обратной связи. КУ 30 раз на 300 МГц - это только для одного транзистора SiGe из состава усилителя. По графикам из документации, IP3 поддерживается на уровне выше 30 дБм до 500 МГц при небольшом потреблении, значит линейность поддерживается за счет обратной связи и запаса по усилению. Подойдет. Это не рекомендация к применению, у активных фильтров есть свои недостатки.

Изделие общего назначения для систем сбора данных (осциллограф со своей спецификой в цифровой части).

Как тогда определить неравномерность? Если не из разрядности? Может быть из-за влияние неравномерности на FSR или есть ещё что-то?