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)所需時鐘和控制信號?；谕獠糠€(wěn)定時鐘源考慮，AD9772A為時鐘提供了靈活的輸入管腳,，既可支持單端形式輸入時鐘,，也可支持差分時鐘輸入；模擬輸出也有兩個差分電流輸出管腳,，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,。

　　時鐘產(chǎn)生和控制模塊使用鎖相環(huán)實現(xiàn)，主要為片內(nèi)各個功能模塊提供時鐘和控制信號,，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，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,，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,，參考時鐘是輸入數(shù)據(jù)速率的2倍；有“零填充”時,，參考時鐘是輸入數(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，鎖相環(huán)路本身可以保證2個AD9772A芯片時鐘和數(shù)據(jù)同步,；不使用內(nèi)部鎖相環(huán)時,，通過復(fù)位管腳（RESET），能夠?qū)崿F(xiàn)2個AD9772A芯片時鐘和數(shù)據(jù)同步,。

      鎖相環(huán)典型的開機鎖定時間是100 ms,。

　　時鐘產(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，時鐘差分輸入,、相位檢測,、分頻器和時鐘分配模塊由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)計電路時,，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管腳實現(xiàn),，當(dāng)使用內(nèi)部鎖相環(huán)路時，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,，環(huán)路未鎖定,。當(dāng)禁止內(nèi)部鎖相環(huán)路時，PLLLOCK提供了1倍內(nèi)部時鐘輸出,。

　　根據(jù)輸入數(shù)據(jù)速率,，分頻器和時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)插濾波器是在兩個原始抽樣點之間插入1個零值,，然后通過一個FIR濾波器,，插入的零點就可以還原為準(zhǔn)確的內(nèi)插值，提高了時域分辨率〔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)頻譜到第一個鏡像頻譜的距離增加，有利于模擬低通濾波器的設(shè)計,?；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,，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。

　　輸入時鐘經(jīng)過信號產(chǎn)生和控制模塊送給各個功能子模塊,，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過一級鎖存,，進入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,，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)動態(tài)范圍較大，AD9772A提供了14位輸入管腳,、0．1dB的帶內(nèi)波動,、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,，應(yīng)該從系統(tǒng)的角度設(shè)計AD9772A的參數(shù),，這些參數(shù)包括：輸入數(shù)據(jù)速率、時鐘頻率,、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

       為了獲得“干凈”的基帶信號，做印刷電路板（PCB）時,，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,，芯片中同時存在數(shù)字電壓、數(shù)字地,、模擬電壓和模擬地,，芯片各個功能模塊由不同電源供電，對這些信號處理時,，要遵循以下原則：片內(nèi)鎖相環(huán)路工作時,，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個電源輸入管腳。一般的措施是電源和相應(yīng)地之間加幾個不等值的濾波電容,，濾掉不同頻率的紋波,。

       2.2 輸入數(shù)據(jù)速率和時鐘頻率

　　AD9772A的輸入數(shù)據(jù)和時鐘不僅僅要滿足工作時序的要求，同時要根據(jù)后繼電路設(shè)計參數(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的位置是時鐘頻率,，且DAC頻率為時鐘頻率的2倍,，擴頻信號的帶寬為3．84 MHz。DAC輸出信號經(jīng)過寬帶運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)送擴頻信號的帶寬是5 MHz,。根據(jù)以上參數(shù),，選擇時鐘頻率為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)的動態(tài)范圍不夠時,，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,，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，對兩個輸入數(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。第一個仿真圖是輸入數(shù)據(jù)的最大值太大時,，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。第二個仿真圖是輸入數(shù)據(jù)的最大值適中時,，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)沒有豐富的動態(tài)范圍時，要使其輸入數(shù)據(jù)集中在中值附近,，上下波動是最大值的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,。

　　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,。