AD高速数模转换器中文

1、AD76816-Bit 高速数模转换器特性刷新率： 30MSPS 分辨率： 16-Bit 线性度 :1/2LSBDNL14Bits 1LSBINL14Bits 最快建立时间 :满量程25ns,精度0.025%SFDR1MHz 输出 :86dBcTHD1MHz 输出 :71dBc 低干扰脉冲 :35pV-s 功率消耗 :465mW 片上基准源： 2.5V 边沿触发锁存器 乘法参考能力应用任意波形发生器 通信波形重建 矢量图形显示 产品描述AD768是16-Bit高速数模转换器（DAC ）提供优良的交流和直流性能。AD768是ADI公 司的先进双极CMOS制造（abcmos ）处理，结合双极晶体管

2、的速度，激光微调薄膜电 阻的精度和有效 CMOS 逻辑。一个分段电流源架构与专有开关技术相结合， 以减少毛刺 能量来获得最大化的动态精度。 边沿触发输入锁存器和一个温度补偿的带隙基准源已集 成，提供一个完整的单片 DAC 解决方案。AD768是电流输出DAC标称满量程输出电流20mA和一个1K的输出阻抗。差分电流输 出提供支持单端或差分应用。 电流输出可以绑接输出电阻提供电压输出，或连接到高速 放大器的求和点提供一个缓冲电压输出。 同时，差分输出可以连接到变压器或差分放大 器。片上基准源和控制放大器配置为最大的准确性和灵活性。 AD768 可以通过芯片上的基准 源或由一个外部基准电压基于一个外

3、部电阻的选择驱动。 外部电容器允许用户优化变换 参考带宽和噪声性能。AD768采用土 5V电源运行，典型的消耗功率465毫瓦。该芯片采用28引脚SOIC封装，规 定工作在工业温度范围。产品亮点1 、低干扰和快速建立时间提供杰出的波形重建或数字动态性能合成的要求， 包括通信。2、AD768 优良的直流精度使得它适合高速 A/D 转换应用。3、温度补偿，包括片上 2.5V 带隙基准。4、允许的参考同一个外部电阻器使用电流输入。外部基准也可以使用。5、AD768 电流输出可单独使用或差分，无论是负载电阻，外部运算放大器求和点或变 6、适当选择一个外部电阻和补偿电容允许用户优化 AD768 的参考标准

4、和目标带宽应用。AD768 技术参数仃 MINt°TMAX,VDD=+5.°V,VEE=£OV,LADCOM,REFCOM,DCOM=OV,IREFIN=5mA,CLOCK=10MHz,unlessotherwisenoted）说明：1、IOUTA测量，为虚拟接地。2、标称FS输出电流是4倍的IREFIN电流，当IREFIN=5mA时，FS电流是20mA3、输出电流定义为用于IREFIN和任何外部负载的总电流。4、参考带宽是一个外部限制NR/引脚的函数。参考补偿章节的详细数据表。5、排除内部基准源漂移。6、包含内部基准源漂移。7、测量无缓冲的输出电压范围（1V）和

5、FSIOUTB50负载电流。规格变更，恕不另行通知绝对最大额定参数 *强调高于列出“绝对最大额定值”之上可能会造成永久性损坏器件。这是一个强调评 级只有和功能操作的器件在这些或任何其他条件高于表示在操作该规范的部分不是暗 示。长时间暴露在绝对最大额定值可能影响器件可靠性。订购指南晶片测试范围 1(T A=+25 8C,V DD =+5.0V,V EE = -5.0V,l REFIN =5mA, 除非另有说明 ) 说明：1、电气测试执行限制显示晶片探针。由于不同的装配方法和正常的成品率 损失 , 成品率为标准产品包装后不能保证切为骰子。2、限制推测的单个比特错误的测试。3、固死锁存器控制。当锁存

6、器控制和时钟衬垫高时边缘触发锁存成为电平 触发。4、固死衬底连接到 VEE。芯片管脚描述技术参数定义 线性误差 (也称积分非线性或 lNL) 线性误差被定义为实际的最大偏差 , 是 模拟输出和理想输出的比值 , 决定从零 到满刻度的直线绘制。微分非线性 (DNL)DNL是衡量变化的模拟值，归一化满刻 度,与1LSB数字输入代码的变化。单调性 当数字输入增加如果输出增加或保持不 变 D/A 转换器是单调。偏置误差 理想的输出电流的偏差为零称为偏移误 差。预计当IOUTA,OmA俞出的输入都是0< 预计IOUTB,OmA俞出当所有的输入都设 置为 1 。增益误差 实际和理想输出跨度之间的区别

7、。实际 的跨度是由所有输入输出设置 1s- 输出 时所有输入都设置为 0。理想的输出电流 跨度是应用于 IREFIN 管脚电流的 4 倍。合规输出范围 电压在允许范围内的输出电流输出 DAC。 操作超出了最大合规限制导致输出级饱 和度或故障 , 导致非线性性能。温度漂移温度漂移是指在环境(+25 ° C)下的最小 温度或最高温度的最大的变化。为了抵 消和增益漂移 , 漂移指定为满刻度范围 (FSR)每度ppm/度.基准源漂移,漂移是 在 ppm/度o电源抑制当满刻度输出时 , 供电电源在标称电压 下最小值和最大值的最大的变化 .建立时间输出所需的时间达到并保持在一个对其 最终值指定的

8、误差范围 , 测量的开始输 出的转换。无失真动态范围 输入信号有效值幅值和杂散信号峰值超 过指定的带宽的区别，用dB表示。总谐波失真THD是测量输入信号六次谐波的有效值 总和和基波的比值。它用百分比或分贝 (dB)表示。干扰脉冲在DAC上有不对称开关时间产生干扰输 出量化的瞬态故障脉冲。这是指定的净 区域上产生小毛刺。功能描述数字接口提供了 CMO兼容的边沿触发输AD768是电流输出型DAC标称满刻度电C转换功能存，该接口容易连接CMO逻辑和支ADmA和可用于电流输。差分俞出提供支持 注端或差分用持片钟频率高基准4源与外部芯片上集成器流比和间也可以是不同的时调周宽内降低带足 是定的最低节点到虽

9、然源管这些过E渡的接外能限字输入阈值'对的最小的存脉性和增加功能和保参存考放器典型输 鞠况下3 一 另有说 标称值最缓 彳的电 对公差增能曲线EE o提这种效应章在图何占入示数下输作配的配置提供一个单极曙部电能会。响个电容器。 来 设置为CMpS兼容逻辑大约为正电源电会 AD768IOUTA ( 1产生能会级的满刻度电数字输性性值 L能。额定。流外D!逻输大范阻出W的公差 为的一到。获得了满刻度增益的变化。对 于这个线性的增益误差变化结示很容易 地等效过数字REF路来补偿。在这个配置中 重流经的是要注意这合规的输出输入代制。最大的 负码的压合效果是所V禁止使是一个勺负载产 是07个积分

10、非出振模式一个额外电压输出节2i°vmv无缓冲电压输出 是一个积分非线性模式操作。当电压输出节LADCOM (28PUTB(27Rl 49.9Q不需要稳定和不会影响RlVA49,9ii满刻度VB点变化耳有限的输出阻抗使C电流转向开关产生小的变化输出电流随输出电压同样产 生变化产生一个弓形NL大于8LSB)。要达到最値L性能建议使用缓冲电压输出模式。INL也有点依赖未使用的(IOUTB)输出端，在模拟输出章节中有所描述。为了消除这种影 响,IOUTB端应该和IOUTA 一样的阻抗，因此这两个输出对地是同样的电阻分压器。这将保持电流在LADCOM的常数，最小化任何相关代码相关的IR滴落在

11、DAC的阶梯内可能产生 额外的非线性。AC-耦合输出 如图22所示AD768配置的输出提供了一个 双相输出信号而无需使用求和放大器。交流 负载阻抗和AD768输出阻抗并联组成DAC 输出，即RL和偏压电阻RB并联。额定输出 振幅图22中给出的值是±).5V，假设条件 RB>>RL。电路的增益是阻抗 RLAD、RB和 RL给定的公差函数。选择RB和C值的大小 主要取决于需要3dB高通截止频率和偏置电 流，连接RB的后级电流IB。3dB频率特性的 近似方程为， f -3dB =1/2 x x (Rb + RlRlad ) x C. 输出的直流偏移量是后级偏置电流和RB电阻值d

12、e 一个函数。例如，如果C=390pF,RB=20K ，和IB=1.0 A,-3dB的频率大约是20.4kHz和直流偏移量将 20mV。缓冲电压输出配置图22 ± 0.5V无缓冲AC耦合输出单极配置对于正输出电压，或电压范围大于允许输出合 规参数,一些类型要采用外部缓冲。 在基于考 虑诸如速度、精度和成本的情况下可以 选择各种各样的放大器。当动态性能很重 要时，AD9631是一个很好的选择,可提供低失 真的10MHz频宽。图23显示了 0V到+2V的 满刻度单极缓冲电压输出。图23显示了 0V到 +2V的满刻度单极缓冲电压输出。缓冲输出电Rfb100QAD768IOUTAIOUTBL

13、ADCOM压的结果是从DAC输出电流流经放大器的反 馈电阻,Rfb。在这种情况下，20mA满刻度的图23单极性0V到2V的缓冲电流在RFB(100,)产生一个输出电压 0V至V厶+2V的范围。为了实现最佳的直流线性度电压输出可采用相同的配置和建议使用精密放大器AD845。使用分流器缓冲输出图23中所示的配置是放大器不可能在这种情况下提供需要的20mA反馈电流。作为一种替代方法，图24显示了放大器A1结合电阻分流。选择Rff和RL的值是为了限制电流，电流 I3,必须由A1提供。电流I2应通过电阻器RL 接地分流。Rff和RL并联电阻值不应超过60IOLJTB (27IOUTAAD760REFO&

14、#39;LFT 31kn:7工 JI BIPOLAR *77512 Idac 1*_Rfb 伽2图24使用分流器单极性0V到2V避免超过指定的合规电压。图24中给出的值3等于4mA,结果是单极性输出摆幅0V到2V 注意，因为A1获得大约-4的反相增益和+5噪声增益，所以应考虑A1的失真和噪声性能。双极性配置双极性模式是通过提供一个补偿电流BIPOLAR,加至I/V放大器（A1）求和节点来完成。通过设 置Ibipolar准确的满刻度电流的一半通过 Rfb,结果得到相对典型地对称求和节点电压输出。图25显示了实现双极土2的电压输出。电阻分压器设置为Idac满刻度电流是5mA。内部2.5V?基准产生

15、在Ibipolar的2.5mA电流流过RBIP。当DAC设置半刻度（1000）,1 dac输出 图25双极性士 2.5V缓冲电压输出 2.5mA电流,正好是Ibipolar所抵消，A1输出为0V.由于DAC输出从零到满刻度变化，所以 A1可获得从-2.5V到+2.5V的输出电压。注意，对于这种配置从Refout输出总电流为15mA, 所以外部缓冲是必需的。虽然运算放大器AD811、AD8001和AD9631等的选择具有优良 的动态性能。但在直流应用中，放大器如AD845或AD797可能更合适。微分输出配置在应用不需要基带操作时典型地使用变压器耦合。AD768采用变压器耦合的互补输出固有 的好处

16、是提供电气隔离，没有额外的功率消耗。此外，正确应用变压器不应该降低AD768输AD768出信号的噪声和失真，由于变压器是一个被 动的器件。图26显示了一个中心抽头变压 器提供必要的直流输出负载条件下，输出IOUTA和IOUTB驱动士 0.5V信号到50负 载。在这个特殊的电路，中心-抽头变压器的 阻抗比4相对应的匝比2。因此，任何负载RL,到原边侧乘以4倍（即。，在这种情况下是200 ）。图26使用变压器的微分输出为了避免直流电流流入R-2R梯DAC,中心抽头的变压器应连接LADCOM。为了遵守最低 电压-1.2V规定,最大的微分电阻之间IOUTA和IOUTB不应该超过240。注意，微分电阻由

17、负载RL,变压器的原边侧与任何额外微抵抗,RDIFF组成，穿过两个输出。RDIFF是典型增加 到变压器原边侧和主电源到负载的阻抗相匹配。（即，在这种情况下200 ）。通过放大器直流耦合K*REFOUT ( iYom " M咯刖尺WHERE 1吟=許rref畑17小R = 5 jc 2001J如图27所示使用该电路可以很容易地实现 直流差动单端转换。这个电路将减小来源微 分电路的交流和直流共模误差。因此，共模噪声（即,时钟通道）以及直流单极 偏移误差将显着降低。同时，对于R和Rref 薄膜电阻器？，要做到良好的温度稳定性可 以通过使用温度跟踪。电路的设计方程对给定的应用提供对电压输出振

18、幅和 IREF最佳化进 行优化。电源和接地方面考虑 在系统中要同时实现高速和高精度高，印刷电路板设计往往是一样重要的电路设计。在设 备选择上必须使用合适的射频技术时，布局位置和轴线应提供应绕道和接地。 要从 AD768 获得最佳结果保持电源和接地的低噪声是至关重要的。 图 28提供推荐的印刷电路板的插 图，在AD768评估板上实现接地层布局布线。图 28 印刷电路板接地面层如果实施得当 ,接地面层可以实现图高2速9电印路刷板电上路的板很多电功源能面：层绕过 ,屏蔽,电流传输在混合信 号设计中 ,模拟和数字部分的电路板应有所不同 ,模拟接地面局限于覆盖模拟信号和数字接 地面局限于覆盖数字互联引线

19、。 DAC 的所有模拟接地引脚 ,基准源地,和其他模拟输出组件 地,应直接绑定到模拟接地面。 两个接地面应该采用连接的路径 1/4 到 1/2 英寸上下宽度的 覆铜线径连接或 DAC 在 1/2 英寸接地线内部如图 28 所示。应注意确保接地面对至关重要 的信号路径不间断。在数字方面 ,包括运行 DAC 的数字输入线以及任何时钟信号。在模拟 方面,包括 DAC 输出信号 ,参考信号和电源。使用宽运行或电源供电线路也是被推荐。这是提供一个电源供电部分双重角色的串联低阻 抗,以及提供一些“自由”去耦电容连接到适当的地。图 29 显示了电源面层布局中使用 AD768 的评估板。 AD768 评估板使

20、用四层 PCB 板,实践上面所讨论的要求展示了良好的 PCB 布局。至关重要的是 ,要注意和布局的信号地和电源互联 ,以避免诱导外部电压连在接地信号路径。 建议所有连接是短的 ,尽可能直接靠近封装元件引线本身 ,以减少不同电流之间传导的分享 路径。当连线超过一英寸长度时 ,应该考虑某种类型的终端电阻。这种电阻器的必要性和值 将取决于逻辑系列使用。插座应该避免器件引脚引入了不必要的相邻之间的电容耦合。电源和去耦 其中最重要的外部组件跟相关联高速设计的电容器要用于电源旁路。这些电容器的选择和 布局是至关重要的 ,在很大程度上都依赖于系统配置的特性。对于 AD768 要是串联电阻和 电感最小化要主要

21、的考虑旁路电容。 许多电容器在 20MHz 以上将开始有电感效应。 陶瓷和 薄膜型电容器串联电感低于一般特性的钽或电解型电容。 建议 AD768 每个电源的退耦电容 采用0.1卩电容器，而且尽可能接近器件管脚。表面贴片片电容器 ，由于他们具有低的寄生 电感,比通孔类型的电容更好。一些 DAC 引脚和供电电源之间串联电感可以有效的过滤电 源带来的高频噪声。这个电感可以通过使用小铁氧体磁珠来生成。干净的数字电路供电通过使用如图 30所示的电路来生成。电路由一个微分LC滤波器单独 的电源和返回线组成。使用低的等效串联电阻电解类电容和钽电容器可以降低电源噪声。图30+5V单电源应用微分LC滤波应用AD

22、768作为乘法DAC使用由于IREFIN可以1mA变调到7mA , AD768就很 容易地配置乘法DAC。参考放大器设置最大乘 法带宽到15MHz,任何外部电容器到NR节点有 助于根据图7来限制带宽。IREFIN可以很容易地 通过适当比列和在IREFIN节点的调制信号求和 来调整。图31显示了如何VMOD调制信号如何 以适当比列和转换电流通过RREFMOD，峰值电 流不得超过3.0mA。图32显示了 AD768相对于参 考通道的频率典型的失真曲线。RftEFHOOVMOD OW/1uFEEF甑 RRG2VMODRrefmodAD768REF1NREFOLFT-3.0mA图31典型的乘法DAC应

23、用通信的应用经常需要组件性能方面显着差异简单，单音信 号用于典型的信噪比（SNR） 和总谐波失真（THD）测试。这图33典型DMTADSL传输链图34aADSL矢量测试的输出频谱图32参考通道失真与频率对比关系AD768应用于多频声发射器（ADSL）尤其适用于扩展频谱和分频多 路复用（FDM）类型的信号，信息 内容举行的小信号组件传播在整个频带。宽动态范围，细致精密线性好，和低互调失真是必需 的。不幸的是，一部分的完整规模的信噪比和性能可能不是一个可靠的指标在这些多频声应 用程序如何执行一个例子的FDM通信系统是 不同的（离散多频声）ADSL（不对称数 字用户线）目前正在考虑的ANSI标 准。

24、图33显示了一个框图的发射机 的功能。数字位用于QAM调制每个 约200个离散音频。一个相反FFT 转成调制到频域信息512年时间点 以2.2MSPS采样率。然后把这些时 间点插值到一个FIR滤波器上采样 （在本例中采样率4.4MSPS）。通过 AD768运行位流，紧随其后是4顺序 模拟平滑滤波器，然后运行行驱动电 路。图34显示了测试矢量运行这个 系统的频域的表征，而34b显示了时间域表佂。表I和II显示对ADSL应用的可用信噪比（SNR）和总谐波失真（THD）输出滤波器输出与频率窗口的参数。 AD768的16位的动 态范围和14位的线性对DMT信号提供了优良的性能。它的快速度输入率将支持更

25、快的过 采样率,如果有人感兴趣在数字滤波器的复杂性可以用一个简化模拟滤波器的插补器来交 换。AD768 评估板一般的描述AD768-EB是一块评估板AD76816位30MSPSD/A转换器。设计结合模拟和数字样机区域 允许用户可以轻松地和有效地评估 AD768 任何应用高分辨率 ,高转换速度的需求。数字输入 AD768-EB 可以直接驱动使用标准 40-pinIDC 连接器。外部时钟也是需要的。这 些信号可能取自用户的应用工作台上 ,或者他们也可以在样机区域生成从一个电路建立。AD768-EB 的模拟输出上可用 BNC 连接器。这些输出可能配置使用电阻 ,放大器,或变压器。操作程序和功能描述电

26、源电源通过应用电线或香蕉插头到金属接线柱包括印刷电路板提供 AD768-EB 应用。DGND. 数字地。 数字地和模拟地在 AD768 下面连接在一起。 可以获得独立的模拟和数字 供电的最优性能。用于评估目的 ,单电源 ,使第二个模拟和数字接地的供电是可以接受的。+5D. +5V（ ± 5%）数字电源应该能够提供 50mA 。-5A. -5V（ ± 5%）模拟电源应该能够提供-75mA。AGND .模拟地。模拟地和数字地在 AD768 下面连接在一起。可以获得独立的模拟和数字 供电的最优性能。用于评估目的 ,单电源,使第二个模拟和数字接地的供电是可以接受的。-/EE.负模拟

27、电源；典型为-5V到-15V。这个电源作为负电源线提供外部放大器使用。提 供给 AD811AD768-EB, 电源必须能够提供 -20mA（ 不包括外部负载需求 ）。+/CC. 正模拟电源； 典型为+5/ 到+15/。这个电源作为正电源线提供外部放大器使用。 提供给 AD811AD768-EB, 电源必须能够提供 -20mA（ 不包括外部负载需求 ）。模拟输出AD768-EB的？模拟输出（s）在BNC插孔“ A”和“ B”是可用的互补的电流输出从AD768 可以配置使用电阻、放大器、变压器。 AD768-EB仅有的“ A”部分是工厂装配。“，B”面 或互补输出 ,如果有要求可以由用户来装配 J

28、P1.缓冲运放输出“ A”。跳插JP1，如果需要缓冲运算放大器的输出就应安装。当 JP1安 装时,JP2和JP3必须移开。输出可用“ A”连接器标称电压摆幅为0V-2V和与数字同相输 入这是工厂默认设置。JP2.双极性50变压器输出。如果跳插JP2安装，变压器耦合输出可以在“ A”连接器。当 跳插JP2时，JP1和JP3必须移开。变压器既是单端微分(differential-to-single-ended)转换器,而又作为阻抗变压器。正确操作，变压器必须配接终端50电阻器。R2用100电阻 器必须更换，R7。一个附加的100电阻器和变压器包括 AD768评估板。外加的100电阻 必须焊接到适当

29、的位置标记 R3和变压器必须插入到插座标签“T1。额定输出电(压为负载1Vpp以共模电压0V为中心。”JP3.电阻输出A。JP3用于连接的电阻器R2“A”输出。U2应该从插座中移开了。电阻器 R2使用24.9，输出是一个无缓冲的？0V到-0.5V输出和数字输入反相。电阻器R2可能被 替换为其他值，但小心注意，应该观察推荐输出合规范围。当JP3安装时，为了正确操作JP1 和JP2必须移开。JP4.电阻输出“B”。JP4用于连接电阻R3的“A”输出。U3应该从插座中拔出。AD768 评估板是从工厂发货电阻 R3接地。用户可以选择安装 R3不同的电阻值来生成一个与输入 数字同相的无缓冲的输出。小心注意，当选择R3的阻值时，应观察推荐输出的合规范围。当JP4安装时，为了正确操作JP5必须移开。JP5.缓冲运放输出“ B”。如果需要缓冲运放输出跳插JP5应安装。当JP5安装 时,为了正确操作JP4必须移开。输出可以在“B”连接器上标称电压摆幅由电阻R3,R9和R10的组合来决定。这个运算放大器在 AD768评估板上没有