《電子技術(shù)應(yīng)用》
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AD5767中的擾動生成

AD5767中的擾動生成
2017-04-20
作者:Miguel Usach和Estibaliz Sanz

簡介

AD5767是一款16通道、12位denseDAC?數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC),采用2.5 V外部基準(zhǔn)電壓源,,經(jīng)配置可產(chǎn)生最小電壓?20 V到最大電壓+14 V的多種輸出電壓范圍,,同時提供每通道最高20 mA的輸出電流。

AD5767的推薦用途是偏置磷化銦Mach Zehnder調(diào)制器(InP MZM),,它是光通信中常用的調(diào)制器。

由于物理應(yīng)力或老化效應(yīng)等原因,InP MZM的最優(yōu)直流偏置點(diǎn)會改變,。為了找到最優(yōu)直流偏置點(diǎn)并使調(diào)制器保持完全正交,可將一個擾動信號應(yīng)用于偏置輸入電壓,。

為此,,AD5767集成了一個功能,其允許將一個10 kHz到100 kHz的低頻低壓擾動信號疊加于DAC產(chǎn)生的直流信號之上,,從而減少物料(BOM)和印刷電路板(PCB)面積,,簡化系統(tǒng)設(shè)計。

本應(yīng)用筆記的目的是討論擾動的不同工作模式,,以及使能或禁用此功能的最佳方法,。

圖1顯示了AD5767的框圖。

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圖1.AD5767功能框圖


目錄

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修訂歷史

2017年3月—修訂版0:初始版

AD5767中的擾動詳情

如何應(yīng)用擾動及控制模式

AD5767有兩個獨(dú)立的輸入擾動引腳N0和N1,,它們通過多路復(fù)用器內(nèi)部連接到各通道的內(nèi)部輸出緩沖器,。可以禁用所有DAC輸出通道的輸入擾動引腳,或者使能任意DAC通道輸出的輸入擾動引腳,,每通道最多提供20 mA輸出電流,。利用命令x9和命令xA,可以選擇擾動輸入信號并將其應(yīng)用于DAC輸出通道,。

一次只能將一個擾動輸入信號應(yīng)用于各DAC輸出通道,。

利用帶寬為90 kHz(從10 kHz到100 kHz)的有源帶通濾波器(BPF),N0和N1輸入擾動信號引腳經(jīng)過內(nèi)部緩沖以使輸入電流最小化,,如圖8所示,。

允許的擾動信號最大幅度為250 mV p-p,最大峰值電壓為AVCC,,如圖2所示,。

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圖2.用于擾動的最大電壓

只要輸入頻率在BPF的帶寬范圍內(nèi),AD5767便可接受任何類型的交流波形作為擾動輸入信號,;否則濾波器會增加額外的失真,。

各通道的擾動輸入信號可以單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整和相移,然后再應(yīng)用于選定的DAC輸出通道,。

利用命令xC或命令xD,,可以將擾動信號幅度調(diào)整到25%、50%,、75%或保持原始幅度不變,。各輸出通道可以選擇相應(yīng)的衰減因數(shù)。

利用命令xB寫入內(nèi)部反轉(zhuǎn)擾動寄存器,,可以將輸入擾動信號相位反轉(zhuǎn)180°,。

運(yùn)行過程中隨時可以更改外部擾動信號的增益、相位和可用性,。

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圖3.AD5767擾動架構(gòu)


監(jiān)控擾動

AD5767集成一個16:1內(nèi)部多路復(fù)用器,。任何時候利用命令x0寫入內(nèi)部監(jiān)控復(fù)用控制寄存器,便可通過此多路復(fù)用器選擇要通過MUX_OUT引腳監(jiān)控的DAC輸出通道,。

要禁用多路復(fù)用器,,須將監(jiān)控復(fù)用控制寄存器中的VOUT_SEL位清零。

內(nèi)部監(jiān)控復(fù)用器無內(nèi)部緩沖,;因此,,建議使用外部緩沖器以使所選監(jiān)控通道的負(fù)載效應(yīng)最小化,因為MUX_OUT引腳上的任何外部電流都會影響所監(jiān)控的DAC通道,。

DAC輸出效應(yīng)

使能擾動時,,必須考慮一系列效應(yīng),因為某些二階效應(yīng)可能影響輸出通道,。

擾動使能或禁用的能量瞬變

當(dāng)選定通道中的擾動使能或禁用時,,擾動開關(guān)會向DAC輸出緩沖器注入能量,,故而在選定DAC輸出通道上可看到一系列快速瞬變。

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圖4.±5 V下的擾動使能瞬變能量

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圖5.±5 V下的擾動禁用瞬變能量

此外,,由于內(nèi)部數(shù)字走線之間的耦合,,非選定DAC輸出中也可觀測到一些快速瞬變,,如圖6所示,。

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圖6.擾動使能或禁用在鄰道中的串?dāng)_

為使性能最優(yōu),建議在配置AD5767輸出范圍之前配置擾動輸入(因為輸出會箝位到AGND),,并在配置電壓范圍之后應(yīng)用擾動信號,。

直流偏移

擾動音信號增加到DAC輸出通道上會使此DAC的輸出電壓略有提高。這種現(xiàn)象的原因是擾動緩沖器會向DAC輸出緩沖器注入電流,。

圖7顯示了使能擾動信號對DAC輸出電壓的影響,。

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圖7.VOUT使能毛刺和直流失調(diào)增量

如果在上電時使能擾動,擾動緩沖器產(chǎn)生的直流失調(diào)可以計算為失調(diào)誤差的增量,。
幅度衰減和相移

擾動輸入引腳N0和N1集成了有源帶通濾波器,,用以濾除擾動直流電壓并防止DAC輸出緩沖器不穩(wěn)定。其下截止頻率為10 kHz,,上截止頻率為100 kHz,。

對于選定輸出電壓范圍,衰減和相移與輸入擾動傳遞函數(shù)有一定的依賴關(guān)系,。圖8和圖9顯示了±5 V輸出電壓范圍的典型性能,。

圖片10.png

圖8.擾動輸入至DAC輸出衰減與頻率的關(guān)系(±5 V范圍和0 V至-10 V范圍)

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圖9.AD5767擾動輸入至DAC輸出相移與頻率的關(guān)系

串?dāng)_

一個通道應(yīng)用擾動音時,相鄰?fù)ǖ乐锌捎^測到串?dāng)_,。傳輸?shù)洁彽赖拇當(dāng)_幅度取決于施加于這些通道的不同擾動音信號,。

圖片12.png

圖10.擾動串?dāng)_

總諧波失真(THD)

圖11顯示了AD5767中多個內(nèi)部緩沖器上的輸入擾動信號的總諧波失真。

圖片13.png

圖11.10 kHz輸入擾動信號的THD性能

獲得最佳性能的最佳做法

使用擾動功能時,,為使AD5767 DAC發(fā)揮最佳性能,,首先應(yīng)初步配置擾動,然后消除輸出到地的箝位,。

利用推薦的擾動功能操作順序操作AD5767能將擾動功能使能或禁用時DAC輸出上的瞬變幅度降至最小,。

擾動的推薦配置如下:

1. 當(dāng)AD5767上電時,利用命令x9,、命令xA,、命令xB、命令xC和命令xD配置輸入擾動信號,。

2. 配置AD5767為正常工作模式,,然后將擾動信號應(yīng)用于輸入引腳。要將AD5767配置為正常工作模式,,須利用命令x4配置范圍寄存器,,以消除AD5767上的輸出箝位,。

3. 完成最后的擾動配置,應(yīng)用N0和/或N1輸入擾動信號,。

當(dāng)在配置范圍寄存器之前對DAC輸出應(yīng)用擾動信號時,,瞬變會被注入DAC輸出。將擾動信號的直流分量限制在1 V以下有助于降低瞬變幅度,,但必須注意,,這種工作模式不推薦使用。


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