模拟技术
从初中学物理开始,大家都知道,我们的身边随时随地充斥着各种各样的物理信号,声光热力电等等。随着现代科技的发展,出现了各种传感器,比如温度传感器、压力传感器、声电传感器、雷达天线等等。
这些传感器可以把我们身边的物理信号转换成电信号,电子工程师就可以利用这些电信号进行各种组合、运算来满足人类对于各种科技产品的需求,推动工业革命的发展。
那么如何正确地量化各种电信号?这就不得不提到划时代大师——克劳德·艾尔伍德·香农及他的香农定理。
之前我摸过一段时间的高速ADC和DAC,后面有机会给大家分享一些我对这些高速芯片的认知和调试经验,那今天主要针对DAC一些基本概念进行介绍:
1 RF-DAC第一奈域的输出及频响
DAC输出不是连续的模拟波形,而是连续的台阶式直流波形。每一个台阶就是一个采样点,其波形如下图所示:
理想DAC输出波形
脉冲的宽度为1/FS。每个脉冲的频谱是sin(x)/x曲线。这也被称为sinc曲线,理想DAC的频响为:
理想DAC输出频响(归一化到Fs)
其整个第一奈奎斯特域输出的带内平坦度在4dB以内。大部分DA都自带了反sinc滤波器,提高带内平坦度。像某国产的RFDAC,自带11 TAP FIR用于补偿sinc滚降。
RF-DAC理想输出频谱(红)、反SINC函数频谱(蓝)、补偿后的频谱(黄)
使能后,使89%奈奎斯特频率内纹波小于±0.05dB,或80%奈奎斯特频率内纹波小于±0.033dB。
反SINC补偿后的通带纹波
1 RF-DAC第二奈域的输出及频响
DAC第二奈奎斯特域的信号会被sinc包络衰减,信号能量会大大降低。
Mixing mode是一些高速DAC中使用的专有采样模式。在传统的DAC中,使用双开关在每个DAC时钟周期对数据进行采样。在这种开关结构下,每个DAC时钟周期对数据进行两次采样(一次在时钟上升沿,一次在时钟下降沿)。这种技术可以消除双开关结构中与数据相关的交流杂散限制,但由于4个开关的持续切换,在2xFdac处增加了一个杂散和一个具有更多杂散能量的时域信号。
在Mixing mode下,四开关DAC架构又向前推进了一步。在这种情况下,数据不仅在每个时钟周期中被采样两次,而且在下半个时钟周期中被反转,而不是被复制,从而改变了频响,允许在第二和第三奈奎斯特区中生成信号。
mixing mode仿真波形
这样采样保持函数的频域表示会变为:
(sin^2 (πf⁄2fs))/((πf⁄2fs))
这样在第二奈奎斯特域内的增益是比正常模式高的,并且在带内的响应较为平整。
编辑:黄飞
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