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(shí)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(jī)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(jì)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(shí)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(diǎn)之間插入1個零值,然后通過一個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(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(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(jì)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(jì)
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
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