AD9772A是ADI公司推出的一款高速,、寬帶的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），采用單電源供電,、內(nèi)插過采樣,，最高支持160 MSPS的輸入數(shù)據(jù)速率。在提供充分動(dòng)態(tài)輸入范圍情況下,，可以最優(yōu)的重構(gòu)產(chǎn)生基帶和中頻波形,。CMOS工藝制造，片內(nèi)集成了帶有2倍內(nèi)插濾波器和鎖相環(huán)路的低失真DAC,，鎖相環(huán)路提供了所有片內(nèi)所需時(shí)鐘和控制信號,。基于外部穩(wěn)定時(shí)鐘源考慮,，AD9772A為時(shí)鐘提供了靈活的輸入管腳,，既可支持單端形式輸入時(shí)鐘，也可支持差分時(shí)鐘輸入,；模擬輸出也有兩個(gè)差分電流輸出管腳,，為AD9772A應(yīng)用拓寬了空間。

      1　AD9772A內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　1.1 時(shí)鐘產(chǎn)生和控制模塊

      AD9772A內(nèi)部模塊依據(jù)功能可以劃分為：時(shí)鐘產(chǎn)生和控制模塊,，輸入鎖存模塊,，內(nèi)插濾波模塊，“零填充”模塊,，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及輸出參考電路,。圖1是AD9772A的功能模塊圖。

　　時(shí)鐘產(chǎn)生和控制模塊使用鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn),，主要為片內(nèi)各個(gè)功能模塊提供時(shí)鐘和控制信號,，環(huán)路的參數(shù)直接決定了數(shù)模轉(zhuǎn)

換的性能。

　　時(shí)鐘產(chǎn)生和控制模塊由差分輸入,，相位檢測,，環(huán)路濾波（外圍電路配置），壓控振蕩器（VCO）,，分頻器和時(shí)鐘分配模塊組成,。

　　依據(jù)輸入數(shù)據(jù)速率，鎖相環(huán)路有兩種工作模式：當(dāng)輸入數(shù)據(jù)速率大于6 MSPS時(shí),，鎖相環(huán)路工作,，相應(yīng)的管腳PLLVDD＝Vcc，PLLCOM＝gnd,；當(dāng)數(shù)據(jù)速率小于6 MSPS時(shí),，為了獲得更高的相噪性能,，不使用內(nèi)部的鎖相環(huán)路，相應(yīng)的管腳PLLVDD＝PLLCOM＝gnd,。

　　無“零填充”時(shí),，參考時(shí)鐘是輸入數(shù)據(jù)速率的2倍；有“零填充”時(shí),，參考時(shí)鐘是輸入數(shù)據(jù)速率的4倍,。對于QPSK調(diào)制來說，當(dāng)使用內(nèi)部鎖相環(huán)時(shí),，鎖相環(huán)路本身可以保證2個(gè)AD9772A芯片時(shí)鐘和數(shù)據(jù)同步,；不使用內(nèi)部鎖相環(huán)時(shí)，通過復(fù)位管腳（RESET）,，能夠?qū)崿F(xiàn)2個(gè)AD9772A芯片時(shí)鐘和數(shù)據(jù)同步,。

      鎖相環(huán)典型的開機(jī)鎖定時(shí)間是100 ms。

　　時(shí)鐘產(chǎn)生和控制模塊的環(huán)路濾波器和壓控振蕩器模塊由PLLVDD管腳統(tǒng)一供電,，時(shí)鐘差分輸入,、相位檢測,、分頻器和時(shí)鐘分配模塊由CLKVDD管腳統(tǒng)一供電,，為了確保最優(yōu)的環(huán)路相位噪聲性能，在設(shè)計(jì)電路時(shí),，要保證PLLVDD和CLKVDD來自相同的“干凈的”模擬電源,。是否使用片內(nèi)鎖相環(huán)，可以通過配置PLLVDD管腳實(shí)現(xiàn),，當(dāng)使用內(nèi)部鎖相環(huán)路時(shí),，PLLLOCK表征環(huán)路是否鎖定的信號，PLLLOCK電平為高,，環(huán)路鎖定,；PLLLOCK電平處于高和低之間時(shí)，環(huán)路未鎖定,。當(dāng)禁止內(nèi)部鎖相環(huán)路時(shí),，PLLLOCK提供了1倍內(nèi)部時(shí)鐘輸出。

　　根據(jù)輸入數(shù)據(jù)速率,，分頻器和時(shí)鐘分配模塊的控制管腳配置如表1所示,。

　　1.2 內(nèi)插濾波器

       AD9772A內(nèi)插濾波器是在兩個(gè)原始抽樣點(diǎn)之間插入1個(gè)零值，然后通過一個(gè)FIR濾波器,，插入的零點(diǎn)就可以還原為準(zhǔn)確的內(nèi)插值,，提高了時(shí)域分辨率〔1〕。內(nèi)插后的信號頻譜為原始離散序列譜經(jīng)2倍壓縮后得到的譜,，但是得到的頻譜包含了有效頻譜的高頻鏡像,，根據(jù)AD9772A的應(yīng)用環(huán)境,，合適地選擇低頻頻譜或高頻鏡像。如果保留高頻鏡像,，輸出信號頻率提高了2倍,，頻譜結(jié)構(gòu)沒有變化，起到了上變頻的作用,。

　　AD9772A的FIR濾波器采用43階對稱濾波器實(shí)現(xiàn),，阻帶可以達(dá)到73 dB的衰減。如果系統(tǒng)需要在寬帶內(nèi)獲得更高的動(dòng)態(tài)范圍,，AD9772A必須工作在基帶方式下,，相應(yīng)的管腳MOD0＝gnd，F(xiàn)IR內(nèi)插濾波器表現(xiàn)為低通特性,，輸入數(shù)據(jù)頻譜到第一個(gè)鏡像頻譜的距離增加,，有利于模擬低通濾波器的設(shè)計(jì)?；鶐Ｊ较率褂?ldquo;零填充”,，相應(yīng)的管腳MOD1＝Vcc，雖然頻譜的通帶更加平坦,，但是無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）減小,，阻帶抑制不夠，信噪比（SNR）減小,。AD9772A工作在中頻模式下時(shí),，MOD0＝Vcc，F(xiàn)IR內(nèi)插濾波器表現(xiàn)為高通特性,，當(dāng)中頻超過輸入數(shù)據(jù)速率,，必須使用“零填充”，增加通帶的范圍,。

　　輸入時(shí)鐘經(jīng)過信號產(chǎn)生和控制模塊送給各個(gè)功能子模塊,，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過一級鎖存，進(jìn)入2倍內(nèi)插濾波器和“零填充”,，增加了DAC的更新速度,，使后繼電路容易設(shè)計(jì)，內(nèi)插和填充后的數(shù)據(jù)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器,，完成數(shù)字信號到模擬信號的變換,。

       2　AD9772A在WCDMA發(fā)送電路中的應(yīng)用

　　WCDMA（寬帶碼分多址）系統(tǒng)基站發(fā)送物理信道多，數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)范圍較大,，AD9772A提供了14位輸入管腳,、0．1dB的帶內(nèi)波動(dòng)、73dB的帶外衰減和高達(dá)74dB的SFDR，通過與模擬低通濾波器的配合,，能夠獲得失真和噪聲性能很好的基帶模擬信號,，可以滿足基帶發(fā)射性能指標(biāo)。AD9772A應(yīng)用時(shí),，應(yīng)該從系統(tǒng)的角度設(shè)計(jì)AD9772A的參數(shù),，這些參數(shù)包括：輸入數(shù)據(jù)速率、時(shí)鐘頻率,、復(fù)位信號,、鎖相環(huán)路、模式配置,、分頻比和參考電阻等,。圖4是WCDMA基站部分發(fā)送電路功能框圖。

　　2.1 電路設(shè)計(jì)

       為了獲得“干凈”的基帶信號,，做印刷電路板（PCB）時(shí),，模擬電路部分和數(shù)字電路部分盡量集中，不能交叉布線,。而AD9772A輸入是數(shù)字信號,，輸出是模擬信號，芯片中同時(shí)存在數(shù)字電壓,、數(shù)字地,、模擬電壓和模擬地，芯片各個(gè)功能模塊由不同電源供電,，對這些信號處理時(shí),，要遵循以下原則：片內(nèi)鎖相環(huán)路工作時(shí)，PLLVDD＝CLKVDD＝3．1V～3．5V,；DVDD1－2＝CLKVDD±0．3V。

　　數(shù)模轉(zhuǎn)換部分受電源紋波的影響較大,，經(jīng)過穩(wěn)壓器的電源一定要濾掉電源紋波后才可以加到DAC的5個(gè)電源輸入管腳,。一般的措施是電源和相應(yīng)地之間加幾個(gè)不等值的濾波電容，濾掉不同頻率的紋波,。

       2.2 輸入數(shù)據(jù)速率和時(shí)鐘頻率

　　AD9772A的輸入數(shù)據(jù)和時(shí)鐘不僅僅要滿足工作時(shí)序的要求,，同時(shí)要根據(jù)后繼電路設(shè)計(jì)參數(shù)以及系統(tǒng)要求的一些參數(shù)來決定。對于WCDMA的BTS（基站）基帶發(fā)送電路來說,，電路板上共有4類時(shí)鐘資源,，3．84 MHz，7．68 MHz,，15．36 MHz,，30．72 MHz。從頻域看，內(nèi)插濾波器的輸出是以DAC頻率為周期頻譜,，π的位置是時(shí)鐘頻率,，且DAC頻率為時(shí)鐘頻率的2倍，擴(kuò)頻信號的帶寬為3．84 MHz,。DAC輸出信號經(jīng)過寬帶運(yùn)算放大器和模擬低通濾波器送給模擬調(diào)制模塊,。為了盡可能保留基帶譜和有效抑制帶外頻譜，模擬低通濾波器選用SCLF－5,。SCLF－5的通帶截止頻率是5 MHz,，3 dB帶寬5．8 MHz，8 MHz～10 MHz內(nèi)只能達(dá)到大于20 dB的衰減,，10 MHz～200 MHz內(nèi)可以達(dá)到大于40 dB的衰減,，BTS基帶發(fā)送擴(kuò)頻信號的帶寬是5 MHz。根據(jù)以上參數(shù),，選擇時(shí)鐘頻率為15．36MHz,。

      2.3 內(nèi)插濾波器對輸入數(shù)據(jù)的要求

　　輸入數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)范圍不夠時(shí)，例如,，BPSK調(diào)制系統(tǒng)中,，信號線、高電壓和地三種資源如何分配到AD9772A的14位輸入管腳,，對重構(gòu)模擬信號的周期頻譜影響很大,。主要原因是內(nèi)插時(shí)，內(nèi)插濾波器能否插出準(zhǔn)確的值,。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的最大值接近16383時(shí),，對兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)最大值之間的插值就不能夠通過內(nèi)插濾波器得到，內(nèi)插出現(xiàn)錯(cuò)誤,，重構(gòu)信號頻譜如圖5所示,。

　　上述仿真是在采樣速率為15．36 MHz，信號帶寬4．08 MHz的條件下獲得的,。第一個(gè)仿真圖是輸入數(shù)據(jù)的最大值太大時(shí),，輸出信號的頻譜。很顯然,，在周期頻譜之間存在很大的能量譜,，這部分譜經(jīng)過模擬低通濾波器濾不掉，導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降,。第二個(gè)仿真圖是輸入數(shù)據(jù)的最大值適中時(shí),，輸出信號的頻譜，符合要求,，模擬低通濾波器可以將基帶譜提取出來,。根據(jù)仿真結(jié) 果，輸入數(shù)據(jù)沒有豐富的動(dòng)態(tài)范圍時(shí)，要使其輸入數(shù)據(jù)集中在中值附近,，上下波動(dòng)是最大值的1／4,。

       3　結(jié)束語

　　AD9772A最高支持160MSPS的數(shù)模轉(zhuǎn)換速率，提供了寬廣的動(dòng)態(tài)輸入范圍,，特別適合應(yīng)用在寬帶通信系統(tǒng)中,。AD9772A采用48管腳的低四方扁平封裝（LQFP），工業(yè)級溫度系數(shù),，占用印刷電路板空間小,，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。

　　AD9772A可以直接處理低中頻信號,，在軟件無線電方面也有一定的應(yīng)用,。