用于寬帶多音通信的高性能DAC

AD9754、AD9752和AD9750分別是14位、12位和10位寬帶、高性能、低功耗CMOS數(shù)模轉(zhuǎn)換器，采用+5 V電源供電。它們提供出色的交流和直流性能，同時(shí)支持高達(dá) 125 MSPS 的更新速率。這三款產(chǎn)品均具有相同的接口選項(xiàng)，28引腳TSSOP或0.3“小外形封裝，引腳排列與第一代AD976x系列相同。這允許根據(jù)性能、分辨率和成本高度靈活的向上或向下選擇路徑。

圖1 AD9754功能框圖

這些DAC是電流輸出;它們具有標(biāo)稱 20mA 滿量程輸出，源阻抗為 100kW，順從范圍為 1.25V。輸出為差分，以支持差分或單端應(yīng)用。這些器件包括一個(gè)內(nèi)部 1.20V 基準(zhǔn)電壓源和一個(gè)控制放大器，可將輸出滿量程值設(shè)置為從 2mA （用于節(jié)能）到 20 mA，從而提供 20 dB 的輸出靈活性。它們的功耗低至190 mW，在輸出標(biāo)度的2 mA端可降至65 mW，在省電模式下僅為20 mW。它們配備邊緣觸發(fā)鎖存器，數(shù)字接口兼容 CMOS（+2.7 至 5.5 V）

新興的無線/有線通信標(biāo)準(zhǔn)（寬帶、多載波）要求更低的失真和噪聲，以提高系統(tǒng)容量和信號質(zhì)量。調(diào)制解調(diào)器/收發(fā)器發(fā)射鏈（TxDAC）中的D/A轉(zhuǎn)換器是基本的模擬信號發(fā)生器;它定義了通信系統(tǒng)中可用的最終性能。它之后的一切——功率放大器、天線、傳輸介質(zhì)和接收器前端——都只會導(dǎo)致數(shù)字定義信號的降級，最終結(jié)果永遠(yuǎn)不會比TxDAC最初提供的結(jié)果更好。

AD975x系列專為寬帶CDMA、軟件/多載波基站、無線本地環(huán)路RIU、無線LAN、寬帶機(jī)頂盒和xDSL調(diào)制解調(diào)器等應(yīng)用而設(shè)計(jì)，這些應(yīng)用利用寬信號帶寬通過所需介質(zhì)傳輸大量數(shù)據(jù)。25 MHz頻段內(nèi)的關(guān)鍵規(guī)格，如68 dBc SFDR（無雜散動(dòng)態(tài)范圍）和-65 dBc THD（總諧波失真），比AD976x系列提高了8至10 dB，同時(shí)在-109 dB時(shí)集成本底噪聲降低了9 dB。

AD975x DAC的工作溫度范圍為-40至+85°C工業(yè)溫度范圍。 提供評估板。

多音DAC有什么特別之處？

傳統(tǒng)上，高速DAC的頻域性能是通過分析特定輸出頻率和更新速率下重建的滿量程（即0 dB FS）單音正弦波的頻譜輸出來表征的。雖然這種表征數(shù)據(jù)很有用，但通常不足以反映DAC在重建的多音或擴(kuò)頻波形中的性能。事實(shí)上，使用最高指定頻率（即fH） 的帶限波形通常表示 DAC 在該給定波形下的“最壞情況”性能。在時(shí)域中，滿量程正弦波表示最低峰-均方根波峰因數(shù)（即V峰/V有效值），帶限信號將遇到。

然而，與簡單正弦波相比，多音、擴(kuò)譜或QAM波形的固有性質(zhì)（其中波形的頻譜能量分布在指定帶寬上）將導(dǎo)致更高的峰均方根比。隨著重建波形的峰均比增加，越來越多的信號能量集中在DAC的中間電平值附近。圖2只是以奈奎斯特帶寬的一半為中心的帶限多音矢量（即八音）的一個(gè)例子（即f時(shí)鐘/ 4).

圖2.多色調(diào)頻譜圖。

這種特殊的多音矢量的峰均方根比為13.5 dB，而正弦波的峰均方根比為3 dB。這意味著DAC必須能夠處理大部分信息以低電平傳輸?shù)牟ㄐ?，以便能夠處理較大的瞬時(shí)峰值而不會削波。如圖3所示，該重建的多音矢量在時(shí)域中的“快照”揭示了中間電平值周圍的密集信號內(nèi)容。因此，DAC的“小規(guī)?！眲?dòng)態(tài)和靜態(tài)線性度對于獲得低互調(diào)失真和為給定調(diào)制方案保持足夠的載噪比變得越來越重要。

圖3.多音波形的時(shí)域“快照”。

DAC的小尺寸線性度性能也是增益控制或“預(yù)失真”信號調(diào)理需要加法動(dòng)態(tài)范圍的應(yīng)用中的重要考慮因素。例如，具有足夠動(dòng)態(tài)范圍的DAC可用于為其重建信號提供額外的數(shù)字控制變化。事實(shí)上，只需對DAC的數(shù)字輸入字執(zhí)行左移或右移，即可以6 dB的增量控制增益。一種應(yīng)用可能是故意預(yù)失真DAC的輸入信號，以補(bǔ)償與信號鏈中后續(xù)模擬元件相關(guān)的非線性。例如，與功率放大器相關(guān)的信號壓縮可以通過用功率放大器的逆非線性傳遞函數(shù)預(yù)失真DAC的數(shù)字輸入來補(bǔ)償。由于DAC必須適應(yīng)較高輸出電平下增加的增益，因此應(yīng)仔細(xì)評估DAC在降低信號電平下的性能。

滿量程單音將引起DAC中存在的所有動(dòng)態(tài)和靜態(tài)非線性，從而導(dǎo)致其失真;失真分量將降低其SFDR（無雜散動(dòng)態(tài)范圍）。因此，在圖4中，隨著數(shù)字生成的單音波形頻率的增加，DAC（此處為AD9754）的動(dòng)態(tài)線性度往往占主導(dǎo)地位，從而有助于SFDR隨著頻率的增加而大幅降低。

圖4.AD9754 SFDR 與f外@ 0 dB 滿量程。

然而，與絕大多數(shù)采用R-2R梯形圖進(jìn)行低位電流分割的DAC不同，AD9754（和其他TxDAC）實(shí)際上表現(xiàn)出失真性能的改善，因?yàn)閱蝹€(gè)音調(diào)的幅度從滿量程電平降低。圖5的SFDR圖顯示了信號電平降低時(shí)的失真降低，該圖顯示了65 MSPS采樣速率下0、-6和-12 dB電平下的典型SFDR與頻率的關(guān)系。在DAC傳遞函數(shù)的整個(gè)跨度內(nèi)保持如此不錯(cuò)的“小尺度”線性度對于保持出色的多音性能至關(guān)重要。

圖5.AD9754 SFDR 與f外在 65 MSPS。

審核編輯：郭婷