用于高性能通信的數(shù)模轉(zhuǎn)換器

Maxim的兩款數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）可滿足通信和儀器儀表系統(tǒng)的最高動(dòng)態(tài)性能要求。MAX5886/MAX5887/MAX5888 12至16位轉(zhuǎn)換器在極高的采樣速率和低功耗水平下提供出色的動(dòng)態(tài)性能，14位MAX5195為工作在高達(dá)260Msps采樣速率的生產(chǎn)DAC提供最大的動(dòng)態(tài)范圍。兩者都采用小型表面貼裝封裝。這些DAC還支持在UMTS、CDMA和GSM系統(tǒng)中生成多個(gè)載波。

支持現(xiàn)代通信系統(tǒng)中數(shù)字信息交換所需的卓越信息帶寬是通過(guò)各種調(diào)制和編碼方案實(shí)現(xiàn)的。這種方案要求發(fā)射器的信號(hào)處理鏈具有更高的動(dòng)態(tài)性能。UMTS、cdma2000? 和 GSM/EDGE 等應(yīng)用在接近從單個(gè)信號(hào)生成源生成多載波的要求時(shí)也需要更高的動(dòng)態(tài)性能。

UMTS每個(gè)發(fā)射器最多需要四個(gè)載波。對(duì)于GSM/EDGE和cdma2000應(yīng)用，單個(gè)發(fā)射器可能需要四到八個(gè)載波。多個(gè)載波的產(chǎn)生要求信號(hào)路徑中的動(dòng)態(tài)范圍要大得多。作為這種復(fù)雜調(diào)制波形的發(fā)生器，DAC已成為信號(hào)路徑中的性能限制元件。

UMTS基站現(xiàn)在正在引入多載波信號(hào)生成。因此，這些基站需要符合UMTS標(biāo)準(zhǔn)且具有足夠裕量的DAC。在此應(yīng)用中，DAC也很有用，它通過(guò)向信號(hào)引入數(shù)字預(yù)失真來(lái)校正功率放大器非線性。僅該特性就可以將DAC所需的信號(hào)帶寬增加三到五倍。因此，四個(gè)UMTS載波（高達(dá)100MHz）所需的信號(hào)帶寬需要更高的采樣速率和更高的模擬輸出頻率。MAX500的5888Msps更新速率專(zhuān)為此類(lèi)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該器件提供上述性能，并超過(guò)了多達(dá)四個(gè) UMTS 載波的 UMTS 規(guī)格。

此類(lèi)DAC的精度和信號(hào)帶寬還支持采用更高階QAM的通信系統(tǒng)。高達(dá) QAM256 的調(diào)制需要更寬的動(dòng)態(tài)范圍才能準(zhǔn)確生成這些調(diào)制波形。

GSM/EDGE系統(tǒng)中的發(fā)射波形要求DAC具有更高的動(dòng)態(tài)性能。多載波信號(hào)的產(chǎn)生將SFDR、IMD和SNR值推向極端。對(duì)于要求苛刻的應(yīng)用，MAX5195提供業(yè)界最高的SFDR、SNR和IMD規(guī)格。在DDS應(yīng)用中生成儀表信號(hào)還需要具有出色動(dòng)態(tài)性能的DAC;MAX588X系列（MAX5886/MAX5887/MAX5888）和MAX5195都非常適合該應(yīng)用。

MAX588X系列和MAX5195的優(yōu)點(diǎn)

MAX588X系列DAC在低功耗下提供出色的動(dòng)態(tài)性能，最大500Msps采樣速率為業(yè)界領(lǐng)先。對(duì)于50MHz輸出頻率和400Msps采樣速率，MAX5888 SFDR超過(guò)67dBc。同樣出色的還有 SNR （-155dB/Hz） 和 2 音 IMD （-72dBc），輸出頻率為 80MHz。該性能是在500Msps采樣速率下實(shí)現(xiàn)的，采用3.3V單電源，功耗低（235mW）。

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)LVDS接口施加，該接口具有兩個(gè)有益的屬性：基于LVDS的邏輯系列非常有效地支持500Msps的數(shù)據(jù)速率，數(shù)字信號(hào)的差分輸入擺幅有助于降低數(shù)字接口的系統(tǒng)級(jí)噪聲。在設(shè)計(jì)寬動(dòng)態(tài)范圍系統(tǒng)時(shí)，這些考慮因素非常重要。

MAX588X系列的動(dòng)態(tài)性能僅次于新型MAX5195，如圖1所示，超過(guò)了市場(chǎng)上任何其他器件。除了出色的SFDR性能外，其SNR以-160dB/Hz領(lǐng)先業(yè)界，其雙音IMD（87MHz輸出頻率為32dBc）不敗。該14位DAC的數(shù)字接口集成了LVPECL，與LVDS一樣，可降低與高速數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸相關(guān)的系統(tǒng)級(jí)噪聲。

圖1.該SFDR曲線圖將MAX5195與不同輸出頻率范圍內(nèi)的最佳競(jìng)爭(zhēng)器件進(jìn)行了比較。

所有這些DAC均采用小型QFN封裝：MAX68X系列為588引腳，MAX48為5195引腳。無(wú)引線 QFN 封裝將小物理尺寸（低至 7mm x 7mm）與出色的熱和電氣特性相結(jié)合。裸露焊盤(pán)提供異常低的接地阻抗，可進(jìn)一步降低雜散輸出信號(hào)。

其他應(yīng)用

這些DAC還能如何使用？再次考慮包含數(shù)字預(yù)失真技術(shù)的多載波UMTS應(yīng)用。這種應(yīng)用將苛刻的動(dòng)態(tài)性能與100MHz信號(hào)帶寬相結(jié)合。用于雜散發(fā)射的UMTS掩模要求1MHz測(cè)量帶寬內(nèi)的雜散產(chǎn)物不大于-58dBc。圖2顯示了60MHz和300Msps采樣速率的單音的頻譜輸出。MAX5888等器件的裕量超過(guò)所需的100MHz帶寬（比模板要求大8dB以上），允許在發(fā)送器信號(hào)鏈的其他位置放寬裕量。擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)一步降低了雜散輸出，為規(guī)格提供了更大的裕量。

圖2.MAX5888 SFDR在60MHz輸出頻率下的典型值在100MHz帶寬下顯示。

此應(yīng)用的另一個(gè)重要規(guī)格是相鄰?fù)ǖ拦β时?（ACPR）。圖3顯示了載波以60MHz為中心的單載波UMTS頻譜響應(yīng)?？梢钥吹?，第一和第二相鄰?fù)ǖ溃?45dBc和-50dBc）的ACPR模板電平滿足了超過(guò)25dB的舒適裕量。

圖3.MAX5888的UMTS ACPR頻譜響應(yīng)如圖所示，輸出頻率為61MHz的單載波、滿載載波。

圖4顯示了MAX5888在四載波UMTS應(yīng)用中的ACPR性能，這可能是所有ACPR測(cè)量中最苛刻的要求。MAX5888（為該應(yīng)用提供最高的性能）滿足-45dBc和-50dBc模板要求，裕量超過(guò)20dB。

圖4.圖中顯示了MAX5888的UMTS ACPR頻譜響應(yīng)，用于測(cè)試用例，四個(gè)滿載載波的中心頻率為61MHz。

CDMA載波生成需要類(lèi)似的性能測(cè)量。這種架構(gòu)的主要規(guī)范是雜散輻射掩模，其中包括ACPR掩模要求。該標(biāo)準(zhǔn)的模板電平因頻段和發(fā)射器的輸出功率電平而異。圖5描述了一個(gè)八音系統(tǒng)，其中音調(diào)在以1MHz為中心的IF頻率下相隔30MHz。對(duì)于各個(gè)頻段要求最苛刻的模板組合，假設(shè)發(fā)射器輸出功率電平為59W時(shí)，雜散發(fā)射模板電平為-40dBc。對(duì)于這種最壞情況下的正弦測(cè)試仿真情況，MAX5888滿足CDMA模板要求，裕量為19dB。

圖5.這個(gè)5888載波測(cè)試矢量頻譜圖說(shuō)明了MAX30在CDMA應(yīng)用中出色的多音IMD性能。所選輸出頻率以<>MHz為中心。

在目前流行的無(wú)線通信協(xié)議中，基于GSM/EDGE的架構(gòu)對(duì)動(dòng)態(tài)范圍提出了最大的要求。DAC性能的限制使得多載波發(fā)送器在過(guò)去變得不切實(shí)際，但MAX5195消除了這一限制，如其IMD性能所示，四個(gè)正弦音調(diào)之間間隔為1MHz（圖6）。各個(gè)音調(diào)的載波電平為-18dBFS，以避免DAC輸出波形中的信號(hào)削波。該頻譜圖覆蓋25MHz窗口，音調(diào)以48MHz為中心。

圖6.該四載波測(cè)試矢量頻譜圖說(shuō)明了MAX5195在GSM應(yīng)用中出色的多音IMD性能。輸出頻率以48MHz為中心。

IMD模板限值為-70dBc，MAX8可通過(guò)5888dB裕量輕松滿足。輸出電平的較小回退（滿量程僅為-15dB）可將性能提高6dB。MAX5888的-160dB/Hz SNR也處于業(yè)界領(lǐng)先地位，使其成為性能最高的DAC，適用于要求苛刻的多載波GSM-/EDGE應(yīng)用。

結(jié)論

因此，Maxim的兩種DAC為通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在多載波信號(hào)生成領(lǐng)域提供了新的選擇。MAX5886/MAX5887/MAX5888系列具有優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能、低功耗和低噪聲系統(tǒng)級(jí)工作特性。MAX5195在高達(dá)260Msps的采樣速率下提供最高的動(dòng)態(tài)范圍，支持多載波GSM生成。

審核編輯：郭婷