作者：Robert Keller,，德州儀器 (TI) 高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)兼應(yīng)用經(jīng)理
當(dāng)今的高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 通常都包含有許多數(shù)字信號(hào)處理模塊,，讓其更加易于使用。應(yīng)論述需要,，我們使用了 TI 的 DAC34H84（詳見(jiàn)《參考文獻(xiàn) 1》）,，它是一款 4 通道、16 位,、1250 Msps 的 DAC,。這樣做的原因是，它是一種典型的高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器,，擁有隔離輸入和 DAC 時(shí)鐘域的輸入 FIFO,、插值數(shù)字模塊、精細(xì)頻率分辨率數(shù)字正交調(diào)制,、模擬正交調(diào)制器校正以及 sin(x)/x 校正（請(qǐng)參見(jiàn)圖 1）,。本文將逐一介紹這些特性的功能和作用。
圖 1 DAC34H84 功能結(jié)構(gòu)圖
第一個(gè)數(shù)字模塊是插值模塊,，它負(fù)責(zé)增加 DAC 內(nèi)部數(shù)字信號(hào)的采樣速率,。一般而言，利用兩倍采樣速率增加步驟,，來(lái)實(shí)現(xiàn)插值,。利用在輸入采樣點(diǎn)之間插入零來(lái)完成這項(xiàng)工作，其在 fIF 和 FIN – fIF 產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào),。通過(guò)一個(gè)數(shù)字低通濾波器后,，去掉了位于 FIN – fIF 的第二個(gè)信號(hào)，只在 fIF 留有信號(hào),。使用插值的原因與大多數(shù)高速 DAC 使用的零階保持輸出結(jié)構(gòu)有關(guān),。利用零階保持,，DAC 根據(jù)時(shí)鐘周期初期的數(shù)字采樣對(duì)輸出振幅進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，然后保持住,，直到時(shí)鐘周期和下一個(gè)輸出采樣末端為止,。這樣便產(chǎn)生一種“上樓梯式”的輸出，其頻率響應(yīng)如方程式 1 表示：
sin(π*fIF/fs)/(?π*fIF/fs) 方程式 1
其中,，fIF 為模擬輸出頻率,，而 fs 為采樣速率。這種響應(yīng)具有低通效果（請(qǐng)參見(jiàn)圖 2）,，其 f = fs/2 時(shí)的損耗為 ~ 3.5 dB,，并在 fs 倍數(shù)時(shí)為零。盡管 DAC 輸出在 N*fs +/- fIF 時(shí)會(huì)有信號(hào)圖像,，但較高奈奎斯特 (Nyquist) 區(qū)域的圖像振幅遠(yuǎn)低于 fIF 處的信號(hào),，從而有更低的信噪比 (SNR)，并可能出現(xiàn)明顯的振幅下降,。這便將大多數(shù)應(yīng)用限制在 fs/2 以下的輸出信號(hào)頻率,。另外，fIF 處的信號(hào)和 fs – fIF 圖像之間的間隔,，隨著 fIF 接近 fs/2 而減小,，從而讓 DAC 輸出端的模擬濾波器（作用是去除 fs – fIF 多余圖像）難以建立，最終將大多數(shù)應(yīng)用的 fIF 限制在 fs/3 以下,。
圖 2 無(wú)插值模塊的 DAC 輸出頻譜
利用 DAC 插值模塊增加 DAC 內(nèi)部采樣速率,，只需讓 DAC 的數(shù)字接口速率 fIN 足夠高，以允許信號(hào)帶寬傳輸,，并且只需增加少量的額外帶寬便可以擁有插值濾波器過(guò)渡頻帶（實(shí)信號(hào)時(shí) fin > 2.5*BW,，復(fù)信號(hào)時(shí) fin > 1.25*BW）。利用插值增加采樣速率,，可以讓信號(hào)輕松地位于 fs/2 以下,。
增加采樣速率的另一個(gè)好處是，讓數(shù)字混頻能夠?qū)⑤敵鯥F增加至更高頻率,。例如,，使用 2X 插值，輸出頻率便可高于 fin/2,，而如果不使用插值就不可能獲得這一結(jié)果（請(qǐng)參見(jiàn)圖 3）,。一般而言，復(fù)輸入信號(hào)使用復(fù)混頻器,，目的是避免混頻過(guò)程中產(chǎn)生圖像,。混頻輸出可以為實(shí) IF 信號(hào)，也可以是復(fù) IF 信號(hào),，在模擬 IQ 調(diào)制器 DAC 之后有效,。
圖 3 2X 插值的 DAC 輸出頻譜
將復(fù) DAC 輸出用于模擬正交調(diào)制器 (AQM),，突出表明了高速 DAC 共有的另一個(gè)有用的數(shù)字特性—正交調(diào)制器校正模塊,。該模塊負(fù)責(zé)對(duì)模擬正交調(diào)制器的增益、相位和偏移失衡進(jìn)行校正,，從而改善 AQM 邊帶抑制度和 LO 饋通性,。
最后，位于數(shù)字信號(hào)鏈末端的是數(shù)字 FIR 濾波器,，它負(fù)責(zé)對(duì)首個(gè)奈奎斯特區(qū)域的 Sin(x)/x 高低頻規(guī)律性衰減進(jìn)行補(bǔ)償,。在DAC34H84 實(shí)施中，該濾波器可以提供高達(dá) 0.4*fDAC 的補(bǔ)償,，且誤差低于 0.03dB,。
正如本文所述，如 DAC34H84 等高速 DAC 擁有大量的數(shù)字特性,。這些特性,，通過(guò)降低數(shù)據(jù)速率和改善輸出信號(hào)特性，讓系統(tǒng)實(shí)施變得簡(jiǎn)單和容易,。
下一次,，我們將研究隨機(jī)抖動(dòng)和相位噪聲之間的關(guān)系，敬請(qǐng)期待,。
參考文獻(xiàn)
“四通道,、16 位、1.25GSPS數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC),，”DAC34H84 產(chǎn)品說(shuō)明書(shū),， LIT# SLAS751A，2011年6月,。
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