AD6645型模数转换器在软件无线电中的应用 Microsoft Word 文档.doc

AD6645型模/数转换器在软件无线电中的应用 1 引言 A/D转换器在系统中所处的位置是很关键的，因为它直接反映软件化的程度.对理想的软件无线电而言,A/D转换器的动态范围必须为100dB120dB,最大信号输入频率在1GHz5GHz之间，目前器件发展水平很难实现这些技术指标，即使实现了这些指标，如此大的数据量也是后面DSP无法承担的,所以折中的方案就是进行中频采样. 软件无线电是基于一种通用的硬件平台,通过加载不同的软件实现不同的无线通信功能.它是一种全新的开放式结构体系，其核心设计思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D转换器,在射频段将信号数字化,在DSP中用软件实现所有功能.受硬件发展水平的限制。目前存在二大瓶颈: 一是A/D转换器的速率和性能；二是DSP的处理速度.2 选择依据 A/D转换器的选择既要考虑A/D转换器的性能又要考虑能满足系统所要求的动态范围和性能指标。评价AD转换器的性能指标主要有AD转换位数、无寄生动态范围(SFDR)、信噪比(SNR)、转换速率、量化灵敏度等。一般来说AD转换器的转换位数越多越好，转换位数越多，其动态范围就越高。由于本设计硬件平台中选用的HSP50214型可编程下变频器输入是14位，因此选用14位的A/D转换器。在目前的软件无线电中频方案里，一般都采用欠采样技术，采样频率一般为几十赫兹至上百赫兹，若对中频为70MHz、带宽为2MHz的信号(AM或FM)采用40MHz采样，由AD转换器的理论SNR公式可知：SNR=602B+176+10Logl0(fs/2fmax)dB=602x14+176+10log10(40x1062x71xl06)dB=81dB 式中，B为AD转换器的位数，f为采样速率，fmax为输入信号的最高频率。在实际测试中A/D转换器的最后2位会不停变化，其有效位(ENOB)为12位，代人上式后可得SNR为69dB。所以AD6644和AD6645都能满足要求，由于AD6645的孔径抖动小于02ps，AD6645的孔径抖动小于03ps所以在中频接收系统中用AD6645效果会更好一些。目前市场上的高速采样器件种类繁多，表1列出一些主流AD转换器的主要技术参数。3 主要特点 AD6645,pdf datasheet (AD Converter) AD6645是宽带AD转换器系列中继AD9042(12位41MSs)和AD6640(12位65MSs)、AD6644(14位，40MSs，65MSs)后的第四代产品，其主要特 点如下： 保持采样率可达80MSs； 工作带宽达270MHz； 多音无寄生动态范围(SFDR)为100dB； 对200MHz信号采样时采样抖动时间为Qlps； 数字输出可以在33V下工作便于与数字ASIC接口; 功耗为15W。4 工作原理 如图1所示AD6645采用3级子区式转换结 构这种设计的好处是既保证了转换的精度和速度 又实现了较小的功耗和封装尺寸。AD6645有2个 互补的模拟输入端AIN和五AIN.2路输入经过缓冲 后先进入第一个保持器THlENCODE脉冲为高时 TH1处于保持状态THl的保持值作为5位AD转 换器ADCl的输入其输出驱动1个5位DA转换 器DACl。经过延迟后的模拟信号减DACl的输出 后在TH3的输入端产生第一个剩余信号，保持器 TH2补偿由ADCl造成的延迟。 在由1个5位ADC2、5位DAC2和1个TH4组 成的第二转换阶段中TH4保持的第一个剩余信号 减去DAC2的量化输出产生第二个剩余信号作为 TH5的输人TH5驱动最后1个6位AD转换器 ADC3。将ADC1、ADC2和ADC3的输出相加并经数字误差校正逻辑修正后将得到并行输出的14位2进制补码数据。5 实际应用51 时钟输入电路 为了保证14位的精度，对AD6645的采样时钟 质量要求较高且要具有低相位噪声。为了获得最佳 性能AD6645的时钟必须采用差分输入，时钟信号可通过1个变压器或电容器交流耦合到ENCODE和面ENCODE脚这2个引脚在片内被偏置，无需外 加偏置电路。为了提高时钟信号的差分输入质量， 本设计采用了Motorola公司的MCl00LNEl6型低 压差分接收器它的抗抖动性能非常好。整个连接 电路如图2所示。差分输出端Q和Q的电压较小， 和后面的AD6645输入电压不匹配，因此分别加上 偏置电压。52 模拟输入电路 作为新型的高速、大动态范围AD转换器AD6645的模拟信号输入也应为差分形式因为在模拟信号阶段差分输入对偶次谐波有很高的共模抑制比，可以提高电路的性能。采用差分输入在制作PCB时也有很大的好处：其一是对由电源和地引人的噪声有很高的共模抑制比；其二是对由本振反馈引入的共模信号也有很强的抑制作用。 AD6645的模拟输入电压被偏置到24V，在电路内部每个模拟输入通过1只500电阻器连接到24V偏置电压和差分缓冲器。因此驱动AD6645的模拟信号必须通过交流耦合送进输入端，实际使用时可以采用如图3所示的4：1阻抗变换器来实现。53 信号输出 AD6645的数字输出有固定的输出摆动率(1V/ns)，制作PCB时，1个CMOS门加上布线会产生大约10pF的电容，因此每有l位转换输出就会有10mA的动态电流出入器件，满量程输出即14位输出时就会有140A的电流，所以在每条输出数据线上要串联100的电阻器以限制这些电流流入接收器件。在软件无线电的中频采样方案中。采用在AD6645后接1个HSPS0214B型下变频器来进行降频、抽取、滤波等一系列处理，二者之间加1个74LCX574型锁存器。数据准备输出信号DRY作为74LCX574的时钟输入，并经反相器后作为HSPS0214B型数字下变频器的前端时钟CLKIN输入。54 注意事项 AD6645对时钟电路要求比较苛刻，该电路接收到的任何噪声都会造成数字化性能的恶化和总体性能的下降，因此一定要将其与数字输出和模拟输入隔离开来。除了布线应尽量短外，整个采样电路下面要大面积覆铜接地以降低干扰。模拟部分和数字部分的供电电源AVcc(SV)和DVcc(33V)要尽量分开，在电源滤波中使用高频特性好的陶瓷电容器来抑制噪声，数字地和模拟地应该分开并通过高频磁珠单点接地。在实际调试时，时钟信号不理想可用门电路进行整形，DRY信号较小也可用NC7SZ32型门电路进行整形驱动。6