帶輔助DAC的雙路Σ-Δ轉(zhuǎn)換器的原理及應(yīng)用
加入技術(shù)交流群
1. 內(nèi)部框圖
AD公司新近推出的這種帶輔助DAC的雙路Σ-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是一個(gè)完整的15位CMOS模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。它采樣速率高，功耗低，且輸入端兼有信號(hào)處理功能，接收通道上的兩個(gè)帶數(shù)字濾波器的Σ-Δ型ADC合用一個(gè)能隙參考基準(zhǔn)?？刂?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/DAC">DAC可執(zhí)行AFC的功能，其它輔助功能可以從輔助串行端口獲得，以滿足器件多方面的性能要求。
圖1所示為AD7729的內(nèi)部框圖。AD7729主要有兩大部分組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器和輔助數(shù)模轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器由ΣΔ型ADC、數(shù)字濾波器、偏移調(diào)整和主串行通訊接口組成；數(shù)模轉(zhuǎn)換器由10位輔助DAC、輸出緩沖器和輔助串行接口組成。
1.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分有I和Q兩個(gè)通道，分別由一個(gè)開(kāi)關(guān)電容濾波器和一個(gè)15位的ADC組成。片內(nèi)的數(shù)字濾波器對(duì)系統(tǒng)的性能起著關(guān)鍵作用，它們的幅頻和相頻響應(yīng)特性保證了相鄰?fù)ǖ篱g的相互干擾有極好的抑制性。
a. Σ-Δ型ADC
開(kāi)關(guān)電容濾波器以13MHz的速率對(duì)接收的模擬量進(jìn)行采樣，其頻率響應(yīng)如2(a）所示。接收通道上的另一個(gè)數(shù)字濾波器的時(shí)鐘頻率為6.5MHz，其頻率響應(yīng)特性如圖2(b）所示。兩濾波器對(duì)應(yīng)的綜合頻率響應(yīng)如圖2(c）所示。AD7729的接收通道采用了Σ-Δ轉(zhuǎn)換技術(shù)，在片內(nèi)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)濾波，從而保證了I和Q 端15位的高精度輸出。具體工作過(guò)程是用一個(gè)充電平衡的調(diào)制器以6.5MHz的速度對(duì)開(kāi)關(guān)電容濾波器的輸出進(jìn)行采樣，并將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字脈沖串。過(guò)高的過(guò)采樣速率能分散0?.25MHz的量化噪音，并使它在所關(guān)心的頻帶中減小。然后用一高階的調(diào)制器對(duì)噪音頻譜整形。再利用數(shù)字濾波器對(duì)帶外噪音進(jìn)行處理，并同時(shí)把數(shù)字脈沖轉(zhuǎn)化成并行的15位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
b. 數(shù)字濾波器
它有288個(gè)抽頭，建立時(shí)間為44.7μs。我們已介紹了它的兩個(gè)重要功能：系統(tǒng)的濾波功能和消除帶外量化噪音功能。由此可以看出,它有兩點(diǎn)優(yōu)于模擬濾波器：首先，由于它位于ADC之后，消除A/D轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生的噪音；其次，它不僅消除了低通的振鈴，同時(shí)還保證了線性相位響應(yīng)。雖然這些功能都是模擬濾波器很難達(dá)到的，但模擬濾波器卻消除了A/D轉(zhuǎn)化前信號(hào)中所帶的噪音。由于噪音的波峰有使模擬調(diào)制解調(diào)器達(dá)到飽和的危險(xiǎn)，AD7729專門為調(diào)制器和濾波器設(shè)置了一個(gè)超范圍裕度，允許有100mV的超范圍漂移。
1.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器
a.輔助控制功能
該功能是由輔助DAC來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它由幾個(gè)高阻抗電流源組成，后接很輕的負(fù)載以保證它的直流精度。輔助DAC帶有輸出放大器，可以允許10kΩ的負(fù)載電阻。DAC的模擬輸出為2VREFCAP/32＋(2VREFCAP－2VREFCAP/32)×DAC/1023 。其中：VREFCAP是參考電壓。DAC是所要輸出的數(shù)字信號(hào)。
b.參考電壓和串行端口
REFCAP是一個(gè)能隙參考基準(zhǔn)，不僅噪音低，還可為ADC和輔助DAC提供溫度補(bǔ)償。參考電壓VREFCAP=1.3V。主串行接口(BSPORT)和輔助串行接口(ASPORT)都是DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)兼容的串行端口。用戶可自由選擇寄存器與端口的連接方式，還可通過(guò)調(diào)整SCLK的頻率來(lái)減小功耗。
c. 讀/寫(xiě)操作
經(jīng)串行口對(duì)寄存器進(jìn)行的讀和寫(xiě)操作就是對(duì)16位字長(zhǎng)的數(shù)據(jù)即10個(gè)數(shù)據(jù)位和6個(gè)地址位（Rx例外）進(jìn)行轉(zhuǎn)換。必須對(duì)只讀寄存器給出一定的地址才能從中讀出對(duì)應(yīng)的的內(nèi)容，寫(xiě)入和讀出的時(shí)間間隔大約為4個(gè)主時(shí)鐘周期。
2. 引腳
AD7729采用28引腳TSSOP和28腳SOIC兩種封裝形式。其引腳說(shuō)明見(jiàn)表1所列。
評(píng)論