15年后的又一力作：解讀凌力爾特16位、2.5Gsps DAC LTC2000
發布時間：2014-9-17 15:33
發布者：老郭
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近日，凌力爾特公司（Linear Technology）高調推出了新款高速DAC LTC2000。這是在上一款高速DAC LTC166x系列發布15年后凌力爾特的又一力作。凌力爾特應用技術工程經理盧志豪（Terry Lo）先生為我們講解了這款DAC的突出特性。 我們先來回顧一下凌力爾特上一代高速DAC的代表LTC1668的一些情況。LTC1668是一款16位、50Msps差分電流輸入DAC，采用內含激光切削薄膜電阻的高性能BiCMOS工藝。它曾是市場上首例能為1MHz輸出信號頻率表現出87dB SFDR的16位DAC。LTC1668工作于±5V電源，經設置后可提供10mA的全量程輸出電流。要查閱LTC1668的數據表，請點擊本文下面的附件。 我們知道，凌力爾特是生產高端模擬與混合信號芯片的廠商，其產品往往具有市場可得器件的最佳性能，滿足業界對器件的最高性能要求。與數字技術相比，模擬技術的發展相對緩慢。在某些領域，DAC性能已經成為行業發展的瓶頸，比如通信、儀表、雷達和自動測試設備制造領域。 在有線和無線通信領域，由于有限的可用帶寬，DAC的非理想特性限制了通信設備的性能。通信廠商希望DAC能具備更好的雜散性能、更高的線性度和更大的帶寬。而對于儀表、雷達和自動測試設備 (ATE)，設備性能必需優于被測器件（DUT），而DAC的規格指標往往決定了系統性能，所以廠商希望DAC具備更高的頻譜純度、更高的精度和準確度。新器件LTC2000在這些指標方面皆有突破。 
圖1：16 位2.5Gsps DAC LTC2000具有40mA的帶載能力 下面我們看一下LTC2000的各項關鍵指標。 雜散性能 所謂雜散就是不想要的信號。器件的雜散性能通過無雜散動態范圍（SFDR）來評估，如圖2所示。LTC2000 擁有業界最高的 SFDR 性能。與其他的 DAC 不同，LTC2000 卓越的 SFDR 指標可在高達 1GHz 頻率條件下得以保持，如圖3所示。
圖2：無雜散動態范圍（SFDR）是評估雜散性能的指標
圖3：LTC2000 在1GHz下表現出卓越的 SFDR性能 線性度 DAC 線性度可利用雙音互調失真（IMD）來量化。DAC需要產生兩個音調，但由于DAC的非線性或失真，它會出現了更多的音調，如圖4所示。DAC的非線性會導致通道間的干擾，而高IMD可降低這種干擾，可最大限度地縮小通道間的距離，從而高效地利用可用帶寬，如圖5所示。LTC2000在1GHz以內具有卓越的線性度，如圖6所示。
圖4：DAC 線性度可利用雙音互調失真（IMD）來量化
圖5：高IMD可降低通道之間的干擾
圖6：LTC2000在1GHz以內具有卓越的線性度 頻譜純度 高頻譜純度依賴于高SFDR、高線性度和優良的相位噪聲。相位噪聲會損害 DAC 輸出，引起通道干擾，限制系統的效率。理想的DAC應該輸出頻率單一的音調，但附加相位噪聲會導致音調加寬，如圖7所示。在在雷達和ATE應用中相位噪聲會干擾關鍵的近載波信號。多普勒雷達依賴于分辨近載波信息。入射的音調會被大幅衰減并以一個小的頻移反射，這就是所謂的多普勒頻移。良好的相位噪聲有助保存反射音調中的關鍵信息。如果相位噪聲過大，那么入射音調就會與反射音調重合，使雷達無法感測被測物體（圖8）。LTC2000 是一款獨特的 DAC，它具有罕見的低附加相位噪聲（圖9），其數據表明確地示出了該參數，而大多數同類競爭器件隱瞞該參數。
圖7：附加相位噪聲會導致音調加寬
圖8：相位噪聲是影響多普勒雷達性能的關鍵因素
圖9：LTC2000具有罕見的低附加相位噪聲 帶寬 LTC2000 能夠以每秒25億個字的速率接受數據，實現了超過1GHz的瞬時帶寬（圖10），非常適合于直接RF合成。
圖10：LTC2000 的帶寬超過1GHz 精度 LTC2000可接受16位寬的數據（在2.5Gsps采樣率下）。16位分辨率可提供出色的精度。如果以較慢的速度運行，則LTC2000-16可抑制量化噪聲以保持高精度。
圖11：LTC2000的輸出熱噪聲 準確度 LTC2000具有極佳的高頻性能和出色的低頻參數，即使在苛刻的16位分辨率水平下其積分非線性誤差（INL）指標也是世界級的，超過了那些速度慢得多的DAC，所有這些使得LTC2000 成為市場上最準確的高速DAC。
圖12：LTC2000的積分非線性誤差（INL） 凌力爾特公司為這個性能優異的DAC準備了一個演示評估系統。該系統可通過USB連接至 PC，采用由Altera公司提供的Stratix IV FPGA芯片，并帶有免費的圖形用戶界面（GUI）LTDACGen。
圖13：LTC2000演示系統 附件：上一代高速DAC LTC1668數據表 
ltc1668.pdf
(730.96 KB)
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