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高速DAC宽带输出网络设计与实现

上网日期: 2014年07月30日 ?? 作者: Jarrett Liner ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:高速DAC? 宽带输出网络? 输出匹配? 系统架构师?

目前涉及半导体行业的大部分新规格都围绕着降低尺寸、重量和功耗而展开。在半导体行业,我们通过不断改进的技术以及更巧妙的设计来满足这些要求。然而,性能也是关键需求,尤其是GSPS领域的数模转换器(DAC)技术。为了跟上这一步伐,人们常常忽略了关键的模拟输出匹配网络。

为了提供更高的清晰度,通常认为高频是超过1GHz的频率,高速是超过1GSPS的速度;更重要的是,最终用户可能会在DAC之后集成一个放大器,因此可用信号便不那么依赖于信号电平,而更多地依赖噪声和保真度。本文将讨论匹配元器件及其互连,并在选择变压器或巴伦,以及涉及到应用连接配置技巧时重点关注关键规格。最后,本文将提供一些思路和优化技巧,说明在GHz区域工作的DAC如何实现宽带平滑阻抗变换。

背景知识

DAC用途广泛,最常见的用途包括:商业和军事通信中的高频复杂波形生成、无线基础设施、自动测试设备,以及雷达和军用干扰电子产品。系统架构师找到合适的DAC后,必须考虑输出匹配网络,以保持信号结构。元件选型和拓扑较之从前更为重要,因为GSPS DAC应用要求工作在超奈奎斯特频率下,此时所需的频谱信息位于第二、第三或第四奈奎斯特区。

首先让我们来考察DAC的作用,及其在信号链中的位置。DAC的作用很像信号发生器。它能在中心频率(Fc)范围内为复杂波形提供单音。以前,Fc最大值位于第一奈奎斯特区中,或者为采样频率的一半。较新的DAC设计具有内部时钟倍频器,可以有效地倍增第一奈奎斯特区;可将其称为“混频模式”操作。使用混频模式的DAC自然输出频率响应具有E1曲线的形状,如图1所示。

E1=


高速DAC宽带输出网络设计与实现(电子工程专辑)
图1:DAC Sinx/x输出频率响应与混频模式的关系。

系统架构师可参考产品数据手册,了解元器件性能。很多时候,诸如功率水平和无杂散动态范围(SFDR)等性能参数会给出多种频率下的数值。明智的系统设计人员可将同一个DAC应用于上文所述的超奈奎斯特区中。值得注意的是,在较高频率下(或较高区域中)预期输出电平将会低得多,因此很多信号链会在DAC之后集成一个额外的增益模块或驱动放大器,以补偿该损耗。


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