LPF на 300Мгц, Помогите разобраться в началах) Опции

[Energy_for_life]

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»)

[V_G]

А вот и недостаточно быстродействия и усиления.
Промоделировал в FilterPro активный фильтр, отмасштабированный по частоте вниз: срез 30 кГц, спад на 75 дБ на 50 кГц, Чебышев I.
Программа предложила 5-каскадный фильтр 10 порядка.
Для первого каскада требуемая полоса ОУ 476 кГц. Отмасштабировав к параметрам топикстартера, получим 4.76 ГГц: типа вписываемся в 10 Гиг.
Но по остальным каскадам требуется 2.7, 7.7, 18.8, 66.7 МГц полосы. Не вписываемся никак.
Про активный фильтр (по схемотехнике ОУ во всяком случае) забываем.

[Myron]

Промоделировал в FilterPro активный фильтр, отмасштабированный по частоте вниз: срез 30 кГц, спад на 75 дБ на 50 кГц, Чебышев I. Программа предложила 5-каскадный фильтр 10 порядка. ... Про активный фильтр (по схемотехнике ОУ во всяком случае) забываем.

Естественно, активный по параметрам ТС - полный абсурд, можно было и не считать, достаточно взглянуть на неравномерность в полосе пропускания и на затухание на запрошенной ТС частоте.
10-го порядка пассивный - также абсурд, даже и на относительно низкой частоте. Здесь и не надо обсуждать реализуемость такого фильтра, а, как здесь уже замечали, в осциллографах не используют фильтры выше 1-го (редко 2-го порядка) из-за плохой импульсной характеристики фильтров "высоких" порядков (или плохой ГВЗ). Ведь нужно наблюдать не просто наличие какого-то сигнала, а его реальный вид - для этого и нужны осциллографы. И желательно еще бы и померить амплитуду, длительность, выбросы, неравномерности, задержки, БПФ и т.д. не внося искажений в исследуемый сигнал (по возможноси), что и делают ВСЕ современные осциллографы.

[rloc]

Еще раз вернусь к активным фильтрам, не в рамках рассматриваемой задачи, а допустимости по частоте. Мне не нравится слово "невозможно", к нему должны быть дописаны определенные условия. Возьмем к примеру документ фирмы TI:
OA-26 Designing Active High Speed Filters

Цитирую:

With the advent of low cost, very high speed operational amplifiers, it is now feasible to realize active filters with frequency ranges in the tens of MHz. With some of the newer high speed amplifiers such as the CLC449 – a 1.2 GHz bandwidth amplifier, filters with corner frequencies above 100 MHz have been built.

Из этого же документа, рекомендуемый коэффициент усиления лежит в диапазоне 1-8, 1997 год.

Промоделировал в FilterPro активный фильтр, отмасштабированный по частоте вниз: срез 30 кГц, спад на 75 дБ на 50 кГц, Чебышев I.

Для частоты среза 300 МГц и тактовой 1 ГГц, границу спада можно отодвинуть на 700 МГц.

[Myron]

Еще раз вернусь к активным фильтрам, не в рамках рассматриваемой задачи, а допустимости по частоте. Мне не нравится слово "невозможно", к нему должны быть дописаны определенные условия.

"Условия" оговорены ТС выше. И для его постановки задачи сегодня решения нет без существенного уменьшения требований.

Возьмем к примеру документ фирмы TI: OA-26 Designing Active High Speed Filters Для частоты среза 300 МГц и тактовой 1 ГГц, границу спада можно отодвинуть на 700 МГц.

Все документы, даже от TI, пишут люди, и это не библия. Для АЦП, по Найквисту, частота отсчетов должна превышать мах частоту сигнала как минимум вдвое. Кроме того, теорема отсчетов - ограничительная и не описывает как полностью восстановить сигнал по отсчетам при коэффициенте = 2. Поэтому лучше брать >2 (на практике не менее 4-х, тогда и фильтр на входе упрощается).

[rloc]

"Условия" оговорены ТС выше.

Условия еще десять раз поменяются, человек только начинает освоение.

Все документы, даже от TI, пишут люди, и это не библия.

Стоп, не надо приписывать библейскую уклонность. Только факты, что было реализовано.

Для АЦП, по Найквисту, частота отсчетов должна превышать мах частоту сигнала как минимум вдвое. Кроме того, теорема отсчетов - ограничительная и не описывает как полностью восстановить сигнал по отсчетам при коэффициенте = 2. Поэтому лучше брать >2 (на практике не менее 4-х, тогда и фильтр на входе упрощается).

Фирма Agilent (Keysight) в анализаторах спектра PXA при частоте тактирования АЦП 400 МГц использует полосовой фильтр с полосой 160 МГц на вторую зону Найквиста, причем достаточно компактный и с небольшими потерями. Каждый сам для себя решает, какую частоту дискретизации брать, и для каких задач.

В подавляющем большинстве СВЧ усилителей используются RC обратные связи для стабилизации усиления и коррекции АЧХ. Речь идет об усилителях с диапазоном до несколько десятков ГГц. Поэтому для меня, как для СВЧ-ника, абсурдно звучит невозможность реализации активных фильтров.

[sifadin]

В подавляющем большинстве СВЧ усилителей используются RC обратные связи для стабилизации усиления и коррекции АЧХ. Речь идет об усилителях с диапазоном до несколько десятков ГГц. Поэтому для меня, как для СВЧ-ника, абсурдно звучит невозможность реализации активных фильтров.

Ну с СВЧ я не работал Полосы моих схем были 300МГц

Скорее всего Вы говорите о транзисторных усилителях там действительно фазовый сдвиг меньше

Но у транзисторных усилителей усиление ограничено 10-тью а значит точность АЧХ не будет стабильной

На ОУ с фазовым сдвигом гораздо хуже

Например на приведенной Вами микросхеме, если выход усилителя подключить ко входу, время пролета 400пс
Он уже возбудиться около 1ГГц, для больших частот условия возбуждения тоже есть определяются
Паразитными элементами обратной связи и ее величиной.

Если это подобие осциллографа, то забейте на "antialiasing filter" совсем. Дай бог, чтобы без фильтра нужная полоса частот получилась.

А точно Ни разу не видел осциллографа, лишенного стробоскопического эффекта

[rloc]

Например на приведенной Вами микросхеме, если выход усилителя подключить ко входу, время пролета 400пс

Вы серьезно думаете, что там где сделан фильтр на 100 МГц, нельзя сделать на 300 МГц? Пора закрывать спор.

P.S. В той "библии", что приводил ранее, используются усилители с фиксированным усилением в диапазоне от 1-8, чаще даже 1-5. Вместо операционных усилителей подойдут СВЧ усилительные блоки. При применении однослойных керамических конденсаторов, а на этих частотах по номиналу они как раз подходят, резонансные частоты будут достаточно далеко. Скорее на этих частотах потеря в усилении будет такой, что условий для возбуждения не будет.