數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD9772A的特點(diǎn)及其應(yīng)用
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(hào),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(cè),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(wú)“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(duì)于QPSK調(diào)制來(lái)說(shuō),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(guò)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(kāi)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(cè)、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(lái)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(guò)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(hào),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(guò)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(hào)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(hào)頻率提高了2倍,頻譜結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化,起到了上變頻的作用。
AD9772A的FIR濾波器采用43階對(duì)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较率褂谩傲闾畛洹?,相應(yīng)的管腳MOD1=Vcc,雖然頻譜的通帶更加平坦,但是無(wú)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(guò)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(guò)信號(hào)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(guò)一級(jí)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(hào)到模擬信號(hào)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(guò)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(hào),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(hào)、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(hào),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(hào),輸出是模擬信號(hào),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(duì)這些信號(hào)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
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