DAC的動(dòng)態(tài)指標(biāo)你了解嗎？DAC奈域的輸出及頻響分析！

一直以來(lái)，DAC都是大家的關(guān)注焦點(diǎn)之一。因此針對(duì)大家的興趣點(diǎn)所在，小編將為大家?guī)?lái)DAC的相關(guān)介紹，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)看下文。

一、DAC的動(dòng)態(tài)指標(biāo)

下圖是一個(gè)典型的DAC輸出從0附近跳到滿擺幅的輸出波形：

輸出從0到滿擺幅變化(或者特定的兩個(gè)差異較大的值)的總時(shí)間，稱(chēng)為settlingtime。輸出主要經(jīng)歷兩個(gè)階段，一是slewrate，二是linearsettling。slewrate反映了輸出大擺幅下的極限驅(qū)動(dòng)能力，一般決定了輸出10%~90%變化的時(shí)間，。而linearsettling則主要取決于輸出節(jié)點(diǎn)的RC常數(shù)或者輸出buffer的帶寬。Settlingtime是用戶考慮精密DAC速度的重點(diǎn)參數(shù)。

如果用戶對(duì)DAC輸出變化要求平穩(wěn)不能有毛刺的話，則需要關(guān)注Glitch和Digitalfeedthrough兩個(gè)指標(biāo)。

Glitch主要與DAC核心部分的開(kāi)關(guān)有關(guān)。當(dāng)內(nèi)部開(kāi)關(guān)從一個(gè)點(diǎn)切換到另一個(gè)點(diǎn)時(shí)，會(huì)受到寄生電荷以及開(kāi)關(guān)切換不能理想同步的影響，從而造成輸出跳動(dòng)。跳動(dòng)的幅度和時(shí)間都是我們關(guān)注的對(duì)象，所以Glitch用nV*S這個(gè)二者相乘的單位來(lái)表示其能量大小。從其產(chǎn)生原理可見(jiàn)，glitch與具體切換的開(kāi)關(guān)位置有關(guān)。Code的高位MSB變化時(shí)一般會(huì)產(chǎn)生較大的glitch，所以datasheet中普遍定義majorcarry處的glitch。Glitch也和結(jié)構(gòu)有關(guān)，R-string的glitch一般比R2R結(jié)構(gòu)的glitch小，原因在第二部分有解釋。

Digitalfeedthrough則代表了模擬輸出與數(shù)字輸入的隔離程度。即使DAC沒(méi)有被選中進(jìn)行通信，總線上的數(shù)字IO信號(hào)或時(shí)鐘跳動(dòng)通過(guò)內(nèi)部信號(hào)通路或者電源地的耦合也會(huì)造成DAC輸出的跳動(dòng)，即為digitalfeedthrough。良好的設(shè)計(jì)可以保證這個(gè)值很小。

另外，DAC輸出noisedensity也是關(guān)注的一部分。DAC的噪聲來(lái)源可以分幾部分：VREF(如果有內(nèi)部基準(zhǔn)源的話，flicknoise+熱噪聲)，內(nèi)部電阻串(電阻熱噪聲)，輸出buffer(flicknoise+熱噪聲)。用戶需要計(jì)算不同帶寬下輸出噪聲帶來(lái)的影響。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要限制DAC輸出信號(hào)的帶寬來(lái)抑制不必要的噪聲。一般來(lái)說(shuō)，不希望帶內(nèi)噪聲限制DAC的輸出精度。

二、DAC奈域的輸出及頻響

（一）RF-DAC第一奈域的輸出及頻響

DAC輸出不是連續(xù)的模擬波形，而是連續(xù)的臺(tái)階式直流波形。每一個(gè)臺(tái)階就是一個(gè)采樣點(diǎn)，其波形如下圖所示：

理想DAC輸出波形

脈沖的寬度為1/FS。每個(gè)脈沖的頻譜是sin（x）/x曲線。這也被稱(chēng)為sinc曲線，理想DAC的頻響為：

理想DAC輸出頻響（歸一化到Fs）

其整個(gè)第一奈奎斯特域輸出的帶內(nèi)平坦度在4dB以內(nèi)。大部分DA都自帶了反sinc濾波器，提高帶內(nèi)平坦度。像某國(guó)產(chǎn)的RFDAC，自帶11 TAP FIR用于補(bǔ)償sinc滾降。

RF-DAC理想輸出頻譜（紅）、反SINC函數(shù)頻譜（藍(lán)）、補(bǔ)償后的頻譜（黃）

使能后，使89%奈奎斯特頻率內(nèi)紋波小于±0.05dB，或80%奈奎斯特頻率內(nèi)紋波小于±0.033dB。

反SINC補(bǔ)償后的通帶紋波

（二）RF-DAC第二奈域的輸出及頻響

DAC第二奈奎斯特域的信號(hào)會(huì)被sinc包絡(luò)衰減，信號(hào)能量會(huì)大大降低。

Mixing mode是一些高速DAC中使用的專(zhuān)有采樣模式。在傳統(tǒng)的DAC中，使用雙開(kāi)關(guān)在每個(gè)DAC時(shí)鐘周期對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣。在這種開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)下，每個(gè)DAC時(shí)鐘周期對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次采樣（一次在時(shí)鐘上升沿，一次在時(shí)鐘下降沿）。這種技術(shù)可以消除雙開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)中與數(shù)據(jù)相關(guān)的交流雜散限制，但由于4個(gè)開(kāi)關(guān)的持續(xù)切換，在2xFdac處增加了一個(gè)雜散和一個(gè)具有更多雜散能量的時(shí)域信號(hào)。

在Mixing mode下，四開(kāi)關(guān)DAC架構(gòu)又向前推進(jìn)了一步。在這種情況下，數(shù)據(jù)不僅在每個(gè)時(shí)鐘周期中被采樣兩次，而且在下半個(gè)時(shí)鐘周期中被反轉(zhuǎn)，而不是被復(fù)制，從而改變了頻響，允許在第二和第三奈奎斯特區(qū)中生成信號(hào)。

mixing mode仿真波形

這樣采樣保持函數(shù)的頻域表示會(huì)變?yōu)椋?

(sin^2 (πf?2fs))/((πf?2fs))

這樣在第二奈奎斯特域內(nèi)的增益是比正常模式高的，并且在帶內(nèi)的響應(yīng)較為平整。

最后，小編誠(chéng)心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對(duì)小編來(lái)說(shuō)都是莫大的鼓勵(lì)和鼓舞。希望大家對(duì)DAC已經(jīng)具備了初步的認(rèn)識(shí)，最后的最后，祝大家有個(gè)精彩的一天。