用于高性能通信的数模转换器

Maxim的两款数模转换器（DAC）可满足通信和仪器仪表系统的最高动态性能要求。MAX5886/MAX5887/MAX5888 12至16位转换器在极高的采样速率和低功耗水平下提供出色的动态性能，14位MAX5195为工作在高达260Msps采样速率的生产DAC提供最大的动态范围。两者都采用小型表面贴装封装。这些DAC还支持在UMTS、CDMA和GSM系统中生成多个载波。

支持现代通信系统中数字信息交换所需的卓越信息带宽是通过各种调制和编码方案实现的。这种方案要求发射器的信号处理链具有更高的动态性能。UMTS、cdma2000™ 和 GSM/EDGE 等应用在接近从单个信号生成源生成多载波的要求时也需要更高的动态性能。

UMTS每个发射器最多需要四个载波。对于GSM/EDGE和cdma2000应用，单个发射器可能需要四到八个载波。多个载波的产生要求信号路径中的动态范围要大得多。作为这种复杂调制波形的发生器，DAC已成为信号路径中的性能限制元件。

UMTS基站现在正在引入多载波信号生成。因此，这些基站需要符合UMTS标准且具有足够裕量的DAC。在此应用中，DAC也很有用，它通过向信号引入数字预失真来校正功率放大器非线性。仅该特性就可以将DAC所需的信号带宽增加三到五倍。因此，四个UMTS载波（高达100MHz）所需的信号带宽需要更高的采样速率和更高的模拟输出频率。MAX500的5888Msps更新速率专为此类应用而设计。该器件提供上述性能，并超过了多达四个 UMTS 载波的 UMTS 规格。

此类DAC的精度和信号带宽还支持采用更高阶QAM的通信系统。高达 QAM256 的调制需要更宽的动态范围才能准确生成这些调制波形。

GSM/EDGE系统中的发射波形要求DAC具有更高的动态性能。多载波信号的产生将SFDR、IMD和SNR值推向极端。对于要求苛刻的应用，MAX5195提供业界最高的SFDR、SNR和IMD规格。在DDS应用中生成仪表信号还需要具有出色动态性能的DAC;MAX588X系列（MAX5886/MAX5887/MAX5888）和MAX5195都非常适合该应用。

MAX588X系列和MAX5195的优点

MAX588X系列DAC在低功耗下提供出色的动态性能，最大500Msps采样速率为业界领先。对于50MHz输出频率和400Msps采样速率，MAX5888 SFDR超过67dBc。同样出色的还有 SNR （-155dB/Hz） 和 2 音 IMD （-72dBc），输出频率为 80MHz。该性能是在500Msps采样速率下实现的，采用3.3V单电源，功耗低（235mW）。

数字数据通过LVDS接口施加，该接口具有两个有益的属性：基于LVDS的逻辑系列非常有效地支持500Msps的数据速率，数字信号的差分输入摆幅有助于降低数字接口的系统级噪声。在设计宽动态范围系统时，这些考虑因素非常重要。

MAX588X系列的动态性能仅次于新型MAX5195，如图1所示，超过了市场上任何其他器件。除了出色的SFDR性能外，其SNR以-160dB/Hz领先业界，其双音IMD（87MHz输出频率为32dBc）不败。该14位DAC的数字接口集成了LVPECL，与LVDS一样，可降低与高速数字数据传输相关的系统级噪声。

图1.该SFDR曲线图将MAX5195与不同输出频率范围内的最佳竞争器件进行了比较。

所有这些DAC均采用小型QFN封装：MAX68X系列为588引脚，MAX48为5195引脚。无引线 QFN 封装将小物理尺寸（低至 7mm x 7mm）与出色的热和电气特性相结合。裸露焊盘提供异常低的接地阻抗，可进一步降低杂散输出信号。

其他应用

这些DAC还能如何使用？再次考虑包含数字预失真技术的多载波UMTS应用。这种应用将苛刻的动态性能与100MHz信号带宽相结合。用于杂散发射的UMTS掩模要求1MHz测量带宽内的杂散产物不大于-58dBc。图2显示了60MHz和300Msps采样速率的单音的频谱输出。MAX5888等器件的裕量超过所需的100MHz带宽（比模板要求大8dB以上），允许在发送器信号链的其他位置放宽裕量。扩频信号进一步降低了杂散输出，为规格提供了更大的裕量。

图2.MAX5888 SFDR在60MHz输出频率下的典型值在100MHz带宽下显示。

此应用的另一个重要规格是相邻通道功率比 （ACPR）。图3显示了载波以60MHz为中心的单载波UMTS频谱响应。可以看到，第一和第二相邻通道（-45dBc和-50dBc）的ACPR模板电平满足了超过25dB的舒适裕量。

图3.MAX5888的UMTS ACPR频谱响应如图所示，输出频率为61MHz的单载波、满载载波。

图4显示了MAX5888在四载波UMTS应用中的ACPR性能，这可能是所有ACPR测量中最苛刻的要求。MAX5888（为该应用提供最高的性能）满足-45dBc和-50dBc模板要求，裕量超过20dB。

图4.图中显示了MAX5888的UMTS ACPR频谱响应，用于测试用例，四个满载载波的中心频率为61MHz。

CDMA载波生成需要类似的性能测量。这种架构的主要规范是杂散辐射掩模，其中包括ACPR掩模要求。该标准的模板电平因频段和发射器的输出功率电平而异。图5描述了一个八音系统，其中音调在以1MHz为中心的IF频率下相隔30MHz。对于各个频段要求最苛刻的模板组合，假设发射器输出功率电平为59W时，杂散发射模板电平为-40dBc。对于这种最坏情况下的正弦测试仿真情况，MAX5888满足CDMA模板要求，裕量为19dB。

图5.这个5888载波测试矢量频谱图说明了MAX30在CDMA应用中出色的多音IMD性能。所选输出频率以<>MHz为中心。

在目前流行的无线通信协议中，基于GSM/EDGE的架构对动态范围提出了最大的要求。DAC性能的限制使得多载波发送器在过去变得不切实际，但MAX5195消除了这一限制，如其IMD性能所示，四个正弦音调之间间隔为1MHz（图6）。各个音调的载波电平为-18dBFS，以避免DAC输出波形中的信号削波。该频谱图覆盖25MHz窗口，音调以48MHz为中心。

图6.该四载波测试矢量频谱图说明了MAX5195在GSM应用中出色的多音IMD性能。输出频率以48MHz为中心。

IMD模板限值为-70dBc，MAX8可通过5888dB裕量轻松满足。输出电平的较小回退（满量程仅为-15dB）可将性能提高6dB。MAX5888的-160dB/Hz SNR也处于业界领先地位，使其成为性能最高的DAC，适用于要求苛刻的多载波GSM-/EDGE应用。

结论

因此，Maxim的两种DAC为通信系统设计人员在多载波信号生成领域提供了新的选择。MAX5886/MAX5887/MAX5888系列具有优异的动态性能、低功耗和低噪声系统级工作特性。MAX5195在高达260Msps的采样速率下提供最高的动态范围，支持多载波GSM生成。

审核编辑：郭婷