300MSPS高速10位D/A轉(zhuǎn)換器AD9751

1 概述

AD9751是一個(gè)雙輸入端口的超高速10位CMOS DAC。它內(nèi)含一個(gè)高性能的10位D/A內(nèi)核、一個(gè)基準(zhǔn)電壓和一個(gè)數(shù)字接口電路。當(dāng)AD9751工作于300MSPS時(shí)，仍可保持優(yōu)異的交流和直流特性。

AD9751 的數(shù)字接口包括兩個(gè)緩沖鎖存器以及控制邏輯。當(dāng)輸入時(shí)鐘占空比不為50%時(shí)，可以使用內(nèi)部頻率鎖相環(huán)電路（PLL）。此時(shí)，頻率鎖相環(huán)電路將以?xún)杀队谕獠繎?yīng)用時(shí)鐘的速度來(lái)驅(qū)動(dòng)DAC鎖存器，并可從兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)通道上交替?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)信號(hào)。其輸出傳輸數(shù)據(jù)率是單個(gè)輸入通道數(shù)據(jù)率的兩倍。當(dāng)輸入時(shí)鐘的占空比為 50%或者對(duì)于時(shí)鐘抖動(dòng)較為敏感時(shí)，該鎖相環(huán)可能失效，此時(shí)芯片內(nèi)的時(shí)鐘倍增器將啟動(dòng)。因而當(dāng)鎖相環(huán)失效時(shí)，可使用時(shí)鐘倍增器，或者在外部提供2倍時(shí)鐘并在內(nèi)部進(jìn)行2分頻。

CLK輸入端（CLK+CLK-）能以差分方式或者單端方式驅(qū)動(dòng)，這時(shí)信號(hào)壓擺率可低至1V的峰峰值。由于AD9751采用分段電流源結(jié)構(gòu)，因而可運(yùn)用適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)技術(shù)去減小干擾，以使動(dòng)態(tài)精度達(dá)到最了。其差分電源輸出可支持單端或差分應(yīng)用。每個(gè)差分輸出端均可提供從2mA～20mA的標(biāo)稱(chēng)滿量程電流。

AD9751具有如下主要特點(diǎn)：

●為高速TxDAC+s系列成員之一，且與該系列其它芯片的引腳兼容，可提供10、12和14位的分辨率。

●具有超高速的300MSPS轉(zhuǎn)換速率。

●帶有雙10位鎖存和多路復(fù)用輸入端口。

●內(nèi)含時(shí)鐘倍增器，可采用差分和單端時(shí)鐘輸入。

●功耗低，在2.7V～3.6V的單電源時(shí)，其功率低于300mW。

●片內(nèi)帶有1.20V且具有溫度補(bǔ)償?shù)膸峨妷夯鶞?zhǔn)。

2 AD9751的引腳功能

AD9751采用48腳LQFP封裝，其工作溫度范圍為-40～+85℃，各主要引腳的功能如下：

IOUTA(43腳)：差分DAC電流輸出端；

IOUTB（42腳）：差分DAC電流輸出端；

REFIO（39腳）：基準(zhǔn)輸入/輸出端；

DIV0，DIV1（37，38腳）：PLL控制和輸入端口模式選擇輸入腳；

FSADJ（40腳）：滿刻度電流輸出調(diào)節(jié)端；

AVDD（41腳）：模擬電源電壓；

ACOM（44腳）：模擬公共端；

DVDD（5，21腳）：數(shù)字電源電壓；

DCOM（4，22腳）：數(shù)字公共端；

PLLVDD（47腳）：相位鎖存回路電源電壓；

CLKVDD（48腳）：時(shí)鐘電源電壓；

CLKCOM（45腳）：時(shí)鐘和相位鎖存回路公共端；

CLK+（2腳）：差分時(shí)鐘輸入端；

CLK-（3腳）：差分時(shí)鐘輸入端；

LPF（46腳）：PLL的低通濾波器；

RESET（1腳）：內(nèi)部時(shí)鐘分頻器清零；

PLL-LOCK（6腳）：PLL鎖定顯示器輸出；

DB8-P1/DB0-P1（7～16腳）：數(shù)據(jù)位，DB9～DB0，端口1；

DB9-P2/DB0-P2（23～32腳）：數(shù)據(jù)位，DB9～DB0，端口2。

3 工作原理

圖1 是AD9751的內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)和外圍設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)化方框圖。可以看出：AD9751包括一個(gè)能提供高達(dá)20mA滿量程電流（IOUTFS）的PMOS電流源陣列。該陣列被分成31個(gè)相等電流源并由它們組成5個(gè)最大有效位（MSB）。接下的4位，或中間位，由15個(gè)相等的電流源組成，它們的值為一個(gè)最大有效位電流源的1/16，剩下的LSB是中間位電流源的二進(jìn)制權(quán)值的一部分。AD9751采用電流源實(shí)現(xiàn)中間位和較低位，而不是用R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)，因而提高了多量程時(shí)小信號(hào)的動(dòng)態(tài)性能，并且有助于維持DAC的高輸出阻抗特性（例如100kΩ）。

AD9751 數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的模擬和數(shù)字部分各有自己獨(dú)立的供電電源（AVDD和DVDD），因而可以獨(dú)立地在2.7V～3.6V的工作范圍內(nèi)工作。它的數(shù)字部分包括邊沿觸發(fā)鎖存器和分段譯碼邏輯電路。而模擬部分則包括PMOS電流源及其相關(guān)的差分開(kāi)關(guān)，以及1.2V的帶隙電壓基準(zhǔn)和一個(gè)基準(zhǔn)電壓控制放大器。

AD9751的滿刻度輸出電流由基準(zhǔn)控制放大器決定，它通過(guò)調(diào)節(jié)一個(gè)外部電位器可使電流在2mA～20mA的范圍內(nèi)變化。而用外部電位器，基準(zhǔn)控制放大器和電壓基準(zhǔn)VREFIO可組合設(shè)定基準(zhǔn)電流IREF。AD9751的滿刻度電流IOUTFS是IREF的值的32倍。