詳解雙路信號源及配置平臺(tái)設(shè)計(jì)
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2濾波器及AD9958輸出電路設(shè)計(jì)
2.1 LC橢圓低通濾波器的設(shè)計(jì)
DDS數(shù)字式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也帶來了輸出雜散的問題。雜散的來源有：
1)DAC輸出非理想。
2)參考時(shí)鐘。
3)幅度量化誤差。
4)相位截?cái)唷?br />相位截?cái)嚯s散以及與相位—幅度轉(zhuǎn)換過程相關(guān)的雜散是DDS設(shè)計(jì)中的有限相位和幅度分辨率造成的結(jié)果，對于高性能DDS可以忽略，因而雜散的主要來源是DAC非理想和參考時(shí)鐘。其中DAC輸出功率與量化噪聲比可用下式計(jì)算：
式中SQR為信噪比，B為DAC分辨率位寬，F(xiàn)FS為DAC輸出滿量程分?jǐn)?shù)（常見值為1/2,1/4,1/8/,1/16）。
在時(shí)鐘為300MHz，輸出為80MHz時(shí)，DAC采樣輸出幅度譜如圖4所示。
圖4采樣輸出譜分析
對AD9958器件模型進(jìn)行仿真分析，在無輸出濾波器條件下得到的仿真結(jié)果如圖5所示。
圖5直接輸出頻譜及時(shí)域波形
圖中PPT表示相位截?cái)嚯s散，DAC Images表示輸出鏡像頻率造成的雜散，DH2、DH3分別是二、三次諧波引起雜散，可見雜散分量主要由鏡像頻率分量引起。雜散數(shù)據(jù)表如表1所示。
從數(shù)據(jù)表中可知相位截?cái)啵≒PT）雜散為（-70.017dBc），可以忽略。在DAC輸出插入低通濾波器后，AD9958輸出會(huì)明顯改善，輸出譜及波形如圖6所示。
圖6濾波后輸出頻譜及時(shí)域波形
根據(jù)AD9958性能參數(shù)，所需設(shè)計(jì)的低通濾波器指標(biāo)如下：
類型：橢圓LC濾波器
通帶截止頻率：fc=200MHz
通帶紋波：ε=0.3
阻帶及衰減fs=230MHz，50dB
輸入輸出匹配阻抗：100Ω
最終設(shè)計(jì)出的濾波器結(jié)構(gòu)參數(shù)及仿真結(jié)果如圖7(a)、(b)所示。
圖7(a)7階橢圓低通濾波器結(jié)構(gòu)及參數(shù)
圖7(b)7階橢圓低通濾波器幅頻響應(yīng)
2.2 信號源輸出電路
由于AD9958頻率輸出是一個(gè)電流型輸出，等效模型為內(nèi)阻為100KΩ的電流源。DAC輸出電流的滿量程值由外部電阻RSET決定，計(jì)算公式如下：
而需要設(shè)計(jì)的信號源是電壓型輸出并能提供一定的輸出驅(qū)動(dòng)能力，所以需要對ADC輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并在濾波器后插入緩沖放大器。若采用中心抽頭變壓器進(jìn)行電流電壓變換，在低頻時(shí)會(huì)造成插入損耗過大，固直接通過終端電阻來轉(zhuǎn)換。輸出驅(qū)動(dòng)放大器采用高速放大器ADA4891-2。
ADA4891是一款CMOS、高速、高性能、低成本放大器，具有單電源供電，輸入電壓范圍可擴(kuò)展至負(fù)電源軌300mV以下，軌到軌輸出級使輸出擺幅可以達(dá)到各供電軌50mV以內(nèi)，以提供最大的動(dòng)態(tài)范圍，線性輸出電流150mA（-50dBc時(shí)），-3dB帶寬為240MHz，功耗僅為4.4mA。最終設(shè)計(jì)的輸出電路如圖8所示。
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