125MSPS高性能通信DAC芯片AD9752

    摘要：AD9752是高性能、低功耗、CMOS数字/模拟转换器，被优化设计用于通信系统中的发送信号通道。它所具有的低功耗特性，非常适合便携式和小功耗应用。该芯片可广泛应用于宽带通信发信机信道数字无线链路，直接数字合成等。本文介绍了AD9752的工作原理、特别、性能参数和典型应用。

    关键词：DAC CDMA 宽带通信 QAM AD9752

1 概述

AD9752是高性能、低功耗、CMOS数字/模拟转器TxDAC系列产品中的一种宽带产品。TxDAC系列产品由可与管脚兼容的8位、10位、12位、14位DAC组成，并被优化设计用于通信系统中的发送信号通道。该系列器件均具有统一的接口选择、小外形封装和管脚排列，同时还提供卓越的直流和交流性能，速率可高达125MSPS。

AD9752使用单电源供电，其电压范围为4.5～5.5V。该芯片非常适合便携式和低功耗的应用。通过降低芯片满刻度电流的输出，可进一步将功耗降低到65mW，而性能不会有明显变化。此外，AD52所具有的低功耗模式等待功耗减少到大约20mW。

AD9752采用先进的CMOS工艺制造，将分段式电流源结构与优先开关技术相结合，可减小杂散分量，同时也提高了动态范围。该芯片还集成了边沿触发的输入锁存器和1.2V的温度补偿带隙电压参考以便提供完整的单片DAC解决方案。

AD9752是电流输出的DAC，其额定的满刻度输出电流为20mA，输出阻抗可大于100kΩ。芯片所提供的差分电流输出可以支持单端或差分应用。两个电流输出的良好匹配保证了它在差分输出应用中的良好动态性能。电流输出可直接连接到输出电阻上，或直接馈送到变压器上。输出电压为1.25V。

芯片内还设计有电压参考和控制放大器，以便获得最大的准确性和灵活性。AD975内部的控制放大器，可提供很宽的调节范围，使得它的输出可在2mA～20mA间变化，同时又保证了优良的动态性能。因此，AD9752可工作在低功耗水平，并具有20dB的调整范围，可广泛应用于数字无线链路、直接数字合成（DDS）、仪器仪表以及宽带通信发信机信道直接中频、基站、无线本地环路等系统。

AD9752的主要特点如下：

●是TxDAC产品系列中的高性能产品；

●功耗低；185mW(5V电源)；

●可支持125MSPS的速率；

●低功耗模式下的功耗仅为20mW(5V电源)；

●具有12位分辨力；

●内含1.20V的电压参考；

●具有优良的无杂散动态范围（SFDR）；

●具有CMOS兼容的数字接口；

●输出信号为5MHz时的SFDR为79dBc；

●内含边沿触发锁存器；

●差分电流输出范围为：2～20mA。

2 封装与管脚描述

AD9752采用28脚SOIC或TSSOP两种封装形式，图1所示为它的封装图，表1为其管脚描述。

表1 AD9752管脚描述

管脚号	名称简写	功    能
1	DB11	数据的最高位
2～11	DB10～DB1	数据位1～10
12	DB0	数据最低位
13，14，19，25	NC	没有内部连接
15	SLEEP	低功耗控制输入
16	REFLO	使用1.2V参考时的参考地，连接到AVDD以禁止内部接口
17	REFIO	参考输入/输出。内部参考禁止时作为参考输入，内部参考激活时用作1.2V参考输出
18	FS ADJ	满刻度电流输出调节
19	NC	未连接
20	ACOM	模拟公共端
21	IOUTB	互被DAC电流输出，当所有数据位为0时满刻度输出
22	IOUTA	DAC电流输出，当所有数据位为1时满刻度输出
23	ICOMP	开关驱动电路的内部偏置节点连接0.1μF电容到ACOM端
24	AVDD	模拟电源
26	DCOM	数字公共端
27	DVDD	数字电源
28	CLOCK	时钟输入。数据在时钟上升沿锁存

3 工作原理

图2所示为AD9752的简化功能框图。AD9752由大的PMOS电流源阵列组成，该阵列可提供20mA的电流，而且被分为31个电流源，有5个最高位，4位由15个相同的电流源组成的中间位，中间位的值是最高位电流源的A/16，剩余的低位是中间位电流源的二进制加权。剩余电流可实现中间位和低位的变换，而不采用R-2R梯形电阻网络，以此来增强低幅度信号的动态范围，并有助于保持DAC的高输出阻抗特性。

所有的电流源都切换到两个输出源中的某一个（即IOUTA或IOUTB）中。而且这些开关均采用了新结构，这样，不仅大大降低了信号的失真度，还降低了系统公平时误差，并为差分电流开关提供了匹配良好的互被驱动信号。

AD9752的模拟和数字单元具有各自独立的电源（即AVDD和DVDD）。数字单元在电源为+2.7～5.5V时，可工作于125MSPS的速率下。模拟单元可工作于+4.5～5.5V的电源范围内，包括：PMOS电流源，相关联的差分开关，1.20V的带隙电压参考和参考控制放大器。

满刻度输出电流由参考控制放大器来调节，并通过外部电阻RSET将电流调整在2～20mA范围内。外部电阻与参考控制放大器和电压参考相结合可设定电流参考IREF，该电流以合适的标度因子映射分段电流。满刻度输出电流IOUTFS是IREF的32位。

AD9752有低功耗工作模式，此时的输出电流被关断，在整个电源范围和工作温度范围内，消耗的电源电流小于8.5mA。在SLEEP控制逻辑高电平1，即可激活低拉耗模式。该数字输入端内含有有源上拉电路，从而保证了该输入端即使在悬空时，AD9752也能正常工作。进入低功耗态的时间小于50ns，回复到正常工作状态时间大约为5微秒。

4 典型应用

4.1 正交幅度调制器（QAM）

QAM是数字通信系统中应用最广泛的数字调制方式之一。这种调制方式在FDM和基于扩谱技术的系统中（如CDMA）都有应用。

    QAM传统的实现方式如图3所示。电路中的调制在模拟域进行，使用两个DAC传输基带IQ信号分量。每一信号分量通常施加到Nyquist滤波器上，并对每一分量的频谱包括进行整形和限制，同时又可使符号间的干扰达到最小。DAC通常以符号速率刷新，如果DAC前有内插滤波器的话，刷新速率也可为符号速率的整数倍。使用内插滤波器简化了模拟滤波器的设计和复杂性，而模拟滤波器常会引起基带通道的增益和相位的失配。正交混频器使用同相路和正交路载波对I和Q分量进行调制，并将两路输出相加获得QAM信号。

4.2 W-CDMA发信机

图4所示为AD9752在W-CDMA发信机中的应用。使用来自U1的单电压参考来设定I和Q路通道的增益可改进增益匹配的稳定性。RCAL可用于补偿两路间的增益失配，这些失配有：RSET1和RSET2的失配，每一信道的有效负载阻抗的失配，DAC中的控制放大器的电压偏移的失配等。AD9752具有的外部增益控制功能和低失真特性，是W-CDMA的相邻信道功率要求所必需的。