AD9714/AD9715/AD9716/AD9717：低功耗數(shù)模轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）是連接數(shù)字世界和模擬世界的關(guān)鍵橋梁。今天，我們來深入探討Analog Devices推出的AD9714/AD9715/AD9716/AD9717系列低功耗數(shù)模轉(zhuǎn)換器，看看它們?cè)谛阅?、功能和?yīng)用方面有哪些獨(dú)特之處。

文件下載：AD9714.pdf

一、產(chǎn)品概述

AD9714/AD9715/AD9716/AD9717是引腳兼容的雙路、8/10/12/14位低功耗數(shù)模轉(zhuǎn)換器，采樣率高達(dá)125 MSPS。這些TxDAC?轉(zhuǎn)換器針對(duì)通信系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)路徑進(jìn)行了優(yōu)化，所有器件共享相同的接口、封裝和引腳排列，方便根據(jù)性能、分辨率和成本進(jìn)行向上或向下的組件選擇。

二、產(chǎn)品特性

（一）低功耗優(yōu)勢(shì)

• 電源功耗低：在3.3 V電源、2 mA輸出的條件下，10 MSPS時(shí)功耗僅37 mW，125 MSPS時(shí)為86 mW；睡眠模式下，3.3 V時(shí)功耗小于3 mW。
• 寬電源電壓范圍：電源電壓范圍為1.8 V至3.3 V，且在1.8 V電源下，125 MSPS時(shí)總功耗可降至35 mW，非常適合便攜式和低功耗應(yīng)用。

（二）出色的AC和DC性能

• 高無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）：在1 MHz輸出時(shí)，SFDR可達(dá)84 dBc；10 MHz輸出時(shí)，也能達(dá)到75 dBc。
• 低噪聲譜密度（NSD）：以AD9717為例，在1 MHz輸出、125 MSPS、2 mA條件下，NSD為 -151 dBc/Hz。

（三）靈活的輸出配置

• 差分電流輸出：輸出電流范圍為1 mA至4 mA，可滿足不同應(yīng)用的需求。
• 可調(diào)節(jié)輸出共模：輸出共模電壓可在0 V至1.2 V之間調(diào)節(jié)，便于與其他接受共模電平大于0 V的組件進(jìn)行接口。

（四）其他特性

• 片上輔助DAC：集成了兩個(gè)片上輔助DAC，可用于直流偏移校正等任務(wù)。
• LVCMOS時(shí)鐘輸入：高速單端LVCMOS時(shí)鐘輸入支持125 MSPS的轉(zhuǎn)換速率。

三、技術(shù)細(xì)節(jié)

（一）工作原理

該系列DAC由兩個(gè)DAC、數(shù)字控制邏輯和滿量程輸出電流控制組成。每個(gè)DAC包含一個(gè)PMOS電流源陣列，能夠提供標(biāo)稱滿量程電流（(I_{XOUTFS})）為2 mA，最大為4 mA。電流源通過PMOS差分電流開關(guān)切換到兩個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)（IOUTP或IOUTN）之一，這種開關(guān)架構(gòu)有助于減少開關(guān)瞬態(tài)引起的失真和各種定時(shí)誤差。

（二）串行外設(shè)接口（SPI）

SPI是一個(gè)靈活的同步串行通信端口，兼容大多數(shù)同步傳輸格式，允許對(duì)配置AD9714/AD9715/AD9716/AD9717的所有寄存器進(jìn)行讀寫訪問。通信周期分為指令周期和數(shù)據(jù)傳輸周期，通過指令字節(jié)定義數(shù)據(jù)傳輸是讀還是寫、傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)以及起始寄存器地址。

（三）數(shù)字接口操作

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過單條并行總線（DB[n:0]）和限定時(shí)鐘（DCLKIO）提供給I和Q DAC，采用交錯(cuò)雙數(shù)據(jù)速率（DDR）格式。數(shù)據(jù)配對(duì)順序和采樣邊沿選擇可通過IFIRST和IRISING數(shù)據(jù)控制位進(jìn)行用戶編程。

（四）參考操作

內(nèi)部包含一個(gè)1.0 V的帶隙參考，可通過SPI接口禁用。使用內(nèi)部參考時(shí)，需將REFIO引腳通過0.1 μF電容解耦到AVSS。外部參考適用于需要更嚴(yán)格增益公差或更低溫度漂移的應(yīng)用。

（五）自校準(zhǔn)功能

具有自校準(zhǔn)功能，可改善器件的DNL。校準(zhǔn)時(shí)鐘頻率等于DAC時(shí)鐘除以DIVSEL值選擇的分頻因子，頻率應(yīng)在0.5 MHz至4 MHz之間以實(shí)現(xiàn)可靠校準(zhǔn)。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）無線基礎(chǔ)設(shè)施

適用于微微蜂窩、毫微微蜂窩基站等無線通信設(shè)備，為信號(hào)發(fā)射提供高質(zhì)量的模擬輸出。

（二）醫(yī)療儀器

在醫(yī)療儀器中，如超聲換能器激勵(lì)，能夠提供高精度的模擬信號(hào)，滿足醫(yī)療設(shè)備對(duì)信號(hào)質(zhì)量的嚴(yán)格要求。

（三）便攜式儀器

低功耗特性使其非常適合便攜式儀器，延長(zhǎng)設(shè)備的電池續(xù)航時(shí)間。

（四）信號(hào)發(fā)生器和任意波形發(fā)生器

可用于生成各種復(fù)雜的模擬信號(hào)，滿足測(cè)試和測(cè)量等領(lǐng)域的需求。

五、輸出配置

（一）差分耦合使用變壓器

使用RF變壓器進(jìn)行差分到單端信號(hào)轉(zhuǎn)換，能有效抑制共模失真，提供電氣隔離和電壓增益，但存在低頻滾降、缺乏功率增益和高輸出阻抗等缺點(diǎn)。

（二）單端緩沖輸出使用運(yùn)算放大器

通過運(yùn)算放大器將DAC輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓，可提供最佳的直流線性性能，但在較高DAC更新速率下，交流失真性能可能受運(yùn)算放大器壓擺率的限制。

（三）差分緩沖輸出使用運(yùn)算放大器

采用差分運(yùn)算放大器配置將差分電壓轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)，可提供額外的信號(hào)增益，同時(shí)需考慮運(yùn)算放大器的共模抑制比、增益設(shè)置電阻值和滿量程輸出擺幅能力等因素。

六、總結(jié)

AD9714/AD9715/AD9716/AD9717系列低功耗數(shù)模轉(zhuǎn)換器以其低功耗、高性能和靈活的配置，在無線通信、醫(yī)療、便攜式儀器等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。作為電子工程師，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中可以充分利用這些特性，為產(chǎn)品帶來更出色的性能和更低的功耗。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過相關(guān)問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。