AD9854 CMOS 300 MSPS正交完整DDS技术手册

概述
AD9854 数字频率合成器是一款高度集成的套件，该套件使用高级 DDS 技术，外加两个内部高速、高性能正交 DAC，构成可数字化编程的 I 和 Q 频率合成器功能。在以精确时钟源为基准时，AD9854 可生成高度稳定的频率、相位和幅度可编程正弦和余弦输出，在通信、雷达和许多其他应用中用作捷变 LO。AD9854 的创新型高速 DDS 内核提供 48 位频率分辨率（使用 300 MHz SYSCLK 时，调谐分辨率为 1 μHz）。为相位-幅度转换保持 16 位分辨率可确保出色的无杂散动态范围 (SFDR)。
数据表：*附件：AD9854 CMOS 300 MSPS正交完整DDS技术手册.pdf

AD9854 的电路架构允许以高达 150 MHz 的频率生成同步正交输出信号，并且能够以高达每秒 1 亿次的新频率对这些输出信号进行数字化调谐。对于捷变时钟发生器应用，可以通过内部比较器将（外部滤波的）正弦波输出转换为方波。此套件提供两个 14 位相位寄存器和单个引脚用于 BPSK 操作。

对于更高阶的 PSK 操作，可以将 I/O 接口用于相变。12 位 I 和 Q DAC 与创新型 DDS 架构结合后，可以提供出色的宽带和窄带输出 SFDR。如果不需要正交功能，则还可以将 Q DAC 配置为用户可编程的控制 DAC。在配置有比较器的情况下，12 位控制 DAC 有助于在高速时钟发生器应用中实现静态占空比控制。

两个 12 位数字倍频器允许对正交输出进行可编程幅度调制、开/关输出形状调整键控和精密幅度控制。还包括线性调频功能，以促进实现宽带宽扫频应用。AD9854 的可编程 4× 至 20× REFCLK 倍频器电路可在内部从较低频率的外部基准时钟生成 300 MHz 的系统时钟。这可省去用户实施 300 MHz 系统时钟源的费用和困难。

直接 300 MHz 时钟还适应单端或差分输入。支持斜升 FSK 的单引脚传统 FSK 和增强频谱质量。AD9854 使用高级 0.35 µm CMOS 技术，在使用单一 3.3 V 电源的情况下提供高级功能。

AD9854 与 AD9852 单信号音频率合成器之间具有引脚兼容性。它可在 −40°C 至 +85°C 的扩展工业温度范围内工作。

应用

• 捷变正交 LO 频率合成
• 可编程时钟发生器
• 用于雷达和扫描系统的 FM 线性调频源
• 测试与测量设备
• 商用和业余 RF 激励器

特性

• 300 MHz内部时钟速率
• FSK、BPSK、PSK、线性调频、AM操作
• 两个集成式12位数模转换器(DAC)
• 超高速比较器，均方根抖动：3 ps
• 出色的动态性能
  • 80 dB SFDR（AOUT为100 MHz，±1 MHz时）
• 4×至20×可编程参考时钟倍频器
• 两个48位可编程频率寄存器
• 两个14位可编程相位偏移寄存器
• 12位可编程幅度调制和开关输出形键控功能
• 单引脚FSK和BPSK数据接口
• 通过输入/输出接口提供PSK功能
• 线性或非线性FM线性调频功能，具有单引脚频率保持功能
• 升频FSK
• 在时钟发生器模式下总抖动<25 ps rms
• 自动双向频率扫描
• Sin(x)/x校正
• 简化控制接口
  • 兼容10 MHz串行2线或3线SPI
  • 100 MHz并行8位编程
• 3.3 V单电源
• 多种关断功能
• 单端或差分输入参考时钟
• 小型80引脚LQFP或TQFP封装，带裸露焊盘

框图

引脚配置描述

典型性能特征

典型应用

工作原理

AD9854正交输出数字合成器是一款高度灵活的器件，适用于广泛的应用领域。该器件由一个48位相位累加器、一个可编程参考时钟乘法器、反混叠滤波器、数字乘法器、两个12位/300 MHz数模转换器（DAC）、一个高性能模拟比较器以及接口逻辑组成。这款高度集成的器件可配置为合成本地振荡器（LO）、灵活的时钟发生器，或频移键控/二进制相移键控（FSK/BPSK）调制器。

如需了解该器件功能模块的工作原理，请参阅模拟器件公司（Analog Devices）关于数字信号合成的技术教程。该教程包含器件的技术说明、信号通过DDS的流程，以及各种数字合成实现的基本应用信息。此文档《数字信号合成技术教程》可在DDS技术文库（DDS Technical Library）获取，网址为www.analog.com/dds 。

工作模式

AD9854有五种可编程工作模式。要选择一种模式，控制寄存器（并行地址1Eh）中的三位必须按表5所示进行编程。

在每种模式下，某些功能可能会被禁用。表6列出了每种模式下的功能及其可用性。

单音模式（模式000）

这是默认模式，当主复位（MASTER RESET）引脚置位时生效。如果用户在控制寄存器中对该模式进行编程，也可以访问此模式。相位累加器负责生成输出频率，其值由频率调谐字I寄存器提供的48位数值确定，这些寄存器的默认值为0。其余适用寄存器的默认值进一步决定了单音输出信号的特性。

主复位后的默认值将器件配置为输出频率为0 Hz且相位为零的信号。在上电和复位时，I通道和Q通道DAC的输出为直流值，等于中间刻度输出电流。这是默认的幅度设置0.0。有关输出幅度控制的更多详细信息，请参阅“输出幅度键控（OSK）”部分。28个控制寄存器中的全部或部分必须进行编程，才能产生用户定义的输出信号。

图35展示了从默认状态（0 Hz）到用户定义输出频率（F1）的转换情况。