应论述需要,我们使用了TI的DAC34H84,它是一款4通道、16位、1250Msps的DAC。这样做的原因是,它是一种典型的高速数模转换器,拥有隔离输入和DAC时钟域的输入FIFO、插值数字模块、精细频率分辨率数字正交调制、模拟正交调制器校正以及sin(x)/x校正。本文将逐一介绍这些特性的功能和作用。
第一个数字模块是插值模块,它负责增加DAC内部数字信号的采样速率。一般而言,利用两倍采样速率增加步骤,来实现插值。利用在输入采样点之间插入零来完成这项工作,其在fIF和FIN– fIF产生两个信号。通过一个数字低通滤波器后,去掉了位于FIN– fIF的第二个信号,只在fIF留有信号。使用插值的原因与大多数高速DAC使用的零阶保持输出结构有关。利用零阶保持,DAC根据时钟周期初期的数字采样对输出振幅进行相应的设置,然后保持住,直到时钟周期和下一个输出采样末端为止。这样便产生一种“上楼梯式”的输出,其频率响应如方程式1表示:
sin(π*fIF/fs)/(π*fIF/fs)方程式1
其中,fIF为模拟输出频率,而fs为采样速率。这种响应具有低通效果,其f = fs/2时的损耗为~ 3.5 dB,并在fs倍数时为零。尽管DAC输出在N*fs +/- fIF时会有信号图像,但较高奈奎斯特(Nyquist)区域的图像振幅远低于fIF处的信号,从而有更低的信噪比(SNR),并可能出现明显的振幅下降。这便将大多数应用限制在fs/2以下的输出信号频率。另外,fIF处的信号和fs– fIF图像之间的间隔,随着fIF接近fs/2而减小,从而让DAC输出端的模拟滤波器(作用是去除fs– fIF多余图像)难以建立,最终将大多数应用的fIF限制在fs/3以下。
利用DAC插值模块增加DAC内部采样速率,只需让DAC的数字接口速率fIN足够高,以允许信号带宽传输,并且只需增加少量的额外带宽便可以拥有插值滤波器过渡频带(实信号时fin> 2.5*BW,复信号fin>1.25*BW)。利用插值增加采样速率,可以让信号轻松地位于fs/2以下。
增加采样速率的另一个好处是,让数字混频能够将输出IF增加至更高频率。例如,使用2X插值,输出频率便可高于fin/2,而如果不使用插值就不可能获得这一结果。一般而言,复输入信号使用复混频器,目的是避免混频过程中产生图像。混频输出可以为实IF信号,也可以是复IF信号,在模拟IQ调制器DAC之后有效。
将复DAC输出用于模拟正交调制器(AQM),突出表明了高速DAC共有的另一个有用的数字特性—正交调制器校正模块。该模块负责对模拟正交调制器的增益、相位和偏移失衡进行校正,从而改善AQM边带抑制度和LO馈通性。
最后,位于数字信号链末端的是数字FIR滤波器,它负责对首个奈奎斯特区域的Sin(x)/x高低频规律性衰减进行补偿。在DAC34H84实施中,该滤波器可以提供高达0.4*fDAC的补偿,且误差低于0.03dB。
正如本文所述,如DAC34H84等高速DAC拥有大量的数字特性。这些特性,通过降低数据速率和改善输出信号特性,让系统实施变得简单和容易。