DAC39RF10-Sx 和 'RFS10-Sx 是一系列具有 16 位分辨率的雙通道和單通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC）。這些器件可用作非插值或插值DAC，用于直接RF采樣或復(fù)雜基帶信號生成。單通道的最大輸入數(shù)據(jù)速率為 20.8GSPS，雙通道的最大輸入數(shù)據(jù)速率為 10.4 GSPS。這些器件可以在超過 10GHz 的載波頻率下生成高達(dá) 10、7.5 和 5GHz 信號帶寬（8、12 和 16 位輸入分辨率）的信號，從而實(shí)現(xiàn) X 波段的直接采樣。
*附件：dac39rfs10-sep.pdf

高采樣率、輸出頻率范圍、64 位 NCO 頻率分辨率和任何具有相位相干性的跳頻也使 DAC39RF10-Sx 和 'RFS10-Sx 能夠進(jìn)行任意波形生成 （AWG） 和直接數(shù)字合成 （DDS）。

JESD204B和JESD204C兼容的串行接口具有 16 個接收器對，速度高達(dá) 12.8Gbps。該接口JESD204B，JESD204C符合子類 1 標(biāo)準(zhǔn)，可通過使用 SYSREF 實(shí)現(xiàn)確定性延遲和多設(shè)備同步。

特性

• 輻射硬度保證 DAC39RFx10-SP：
  • 單事件擾亂 （SEU） 免疫寄存器
  • 單事件閂鎖 （SEL）：120MeV-cm2/mg
  • RLAT 總電離劑量 （TID）：300krad （Si）
• 耐輻射 DAC39RFx10-SEP：
  • 單事件擾亂 （SEU） 免疫寄存器
  • 單事件閂鎖 （SEL）：43MeV-cm2/mg
  • RLAT 總電離劑量 （TID）：30krad （Si）
• 16位、10.4或20.8GSPS、多奈奎斯特DAC內(nèi)核
• 最大輸入數(shù)據(jù)速率：
  • 8 位，單通道，DES 模式：20.8GSPS
  • 12 位，單通道，DES 模式：15.5GSPS
  • 16 位，單通道：10.4GSPS
  • 8 位，雙通道，10.4GSPS
  • 12 位，雙通道：7.75GSPS/通道
  • 16 位，雙通道：6.2GSPS/通道
• 輸出帶寬 （-3dB）：12GHz
• fOUT = 2.997GHz、DES2XL模式、DEM/抖動關(guān)閉時的性能
  • 本底噪聲（小信號）：–155dBFS/Hz
  • SFDR （-0.1dBFS）：60dBc
  • IMD3（每音-7dBFS）：–62dBc
  • 加相位噪聲，10kHz 偏移：-138dBc/Hz
• 四個集成數(shù)字上變頻器 （DUC）
  • 插值：1x、2x、3x、4x、6x、8x、12x ...256 倍
  • 用于 I/Q 輸出的復(fù)雜基帶 DUC
  • 復(fù)雜到實(shí)數(shù)上轉(zhuǎn)換，用于雙通道直接射頻采樣
  • 64 位頻率分辨率 NCO
• JESD204C界面
  • 多達(dá) 16 個通道，最高可達(dá) 12.8Gbps
  • C-S 類，子類 1 兼容
  • 內(nèi)部交流耦合電容器
• 用于自動 SYSREF 時序校準(zhǔn)的 SYSREF 窗口
• 空間篩選和保證：
  • 符合 ASTM E595 釋氣規(guī)范
  • 一個制造、組裝和測試站點(diǎn)
  • 晶圓批次可追溯性
  • 延長產(chǎn)品生命周期
  • 輻射批次驗(yàn)收測試 （RLAT）
  • 生產(chǎn)老化（僅限 DAC39RFx10-SP）

參數(shù)

方框圖

一、產(chǎn)品概述

DAC39RFx10 系列是德州儀器推出的具備 JESD204C 接口的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）家族，包含 DAC39RF10-SP、DAC39RF10-SEP、DAC39RFS10-SP、DAC39RFS10-SEP 等型號，于 2024 年 3 月發(fā)布（文檔編號 SBAS932）。該系列產(chǎn)品分辨率為 16 位，支持單通道或雙通道模式，采樣速率可達(dá) 10.4 或 20.8GSPS，具備多奈奎斯特特性，適用于衛(wèi)星通信、相控陣天線系統(tǒng)、合成孔徑雷達(dá)激勵器及光譜學(xué)等場景，能在載波頻率超 10GHz 時生成信號，滿足 X 波段直接采樣需求。

二、核心特性

（一）抗輻射性能

產(chǎn)品分為抗輻射保障型（-SP）和抗輻射耐受型（-SEP）兩類，具體參數(shù)如下：

（二）性能參數(shù)

1. 采樣與數(shù)據(jù)速率 ：16 位單通道采樣速率 10.4GSPS，8 位單通道 DES 模式下達(dá) 20.8GSPS；雙通道模式下，16 位時 6.2GSPS / 通道、12 位時 7.75GSPS / 通道、8 位時 10.4GSPS。
2. 輸出性能 ：-3dB 輸出帶寬 12GHz；在 f_OUT=2.997GHz、DES2XL 模式、DEM/Dither 關(guān)閉時，小信號噪聲基底 - 155dBFS/Hz，SFDR（-0.1dBFS）60dBc，IMD3（-7dBFS 每音調(diào)）-62dBc，10kHz 偏移附加相位噪聲 - 138dBc/Hz。
3. 集成模塊 ：含 4 個數(shù)字上變頻器（DUC），插值倍數(shù) 1x-256x，支持 I/Q 輸出的復(fù)基帶 DUC 及雙通道直接射頻采樣的復(fù)實(shí)上變頻，配備 64 位頻率分辨率數(shù)控振蕩器（NCO）；JESD204C 接口支持 16 條通道，速率達(dá) 12.8Gbps，兼容 Class C-S、subclass-1，內(nèi)置 AC 耦合電容，支持 SYSREF 窗口化自動時序校準(zhǔn)。
4. 其他特性 ：符合 ASTM E595 釋氣規(guī)范，單一制造、組裝和測試站點(diǎn)，支持晶圓批次追溯，產(chǎn)品生命周期長，-SP 型號含生產(chǎn)老化測試。

三、器件信息與對比

（一）器件型號詳情

（二）系列器件對比

四、引腳配置與功能

采用 256 球倒裝芯片 BGA 封裝（1mm 間距），引腳主要分為以下類別：

1. DAC 輸出 ：DACOUTA±、DACOUTB±，為模擬輸出正負(fù)端，輸出電壓需符合 DAC 合規(guī)電壓以保證性能，單通道器件無 DACOUTB±。
2. 差分時鐘與 SYSREF 輸入 ：CLK±（器件時鐘輸入，內(nèi)置 100Ω 差分端接，自偏置，需與時鐘源 AC 耦合）、SYSREF±（JESD204C SYSREF 輸入，內(nèi)置 100Ω 差分端接）。
3. SerDes 接口 ：0SRX±-15SRX±，共 16 條通道，每條通道含封裝內(nèi) AC 耦合串聯(lián)電容及 100Ω 內(nèi)部端接。
4. GPIO 功能 ：ALARM（檢測到內(nèi)部未屏蔽警報時置位）、FRCLK/FRCS/FRDI0-3（快速重配置接口時鐘 / 片選 / 數(shù)據(jù)位）、RESET（器件復(fù)位，低有效，上電后需觸發(fā)，內(nèi)置上拉）、SCLK/SCS/SDI/SDO（SPI 接口時鐘 / 片選 / 數(shù)據(jù)輸入 / 數(shù)據(jù)輸出）、SYNC（JESD204C SYNC 輸出，低有效）、TXEN0/1（通道 A/B 傳輸使能，高有效，需通過寄存器啟用，禁用時 DAC 輸出強(qiáng)制為中間碼）。
5. 模擬功能 ：ATEST（TI 測試用，需懸空）、EXTREF（參考電壓輸入 / 輸出，由寄存器決定，使用內(nèi)部參考時需通過 0.1μF 接 AGND）、RBIAS±（滿量程輸出電流偏置由其間電阻設(shè)定）、RTEST（TI 測試用，接 AGND）。
6. 電源與地 ：包含多種電壓電源（如 1.8V 的 VDDA18A/B、VDDCLK18 等，1V 的 VDDDIG、VDDEA/B 等，-1.8V 的 VEEAM18/VEEBM18）及對應(yīng)地（AGND 模擬地、DGND 數(shù)字地、VSSCLK 時鐘地）。

五、電氣規(guī)格

（一）絕對最大額定值

• 電源電壓：不同電源類型電壓范圍不同，如 VDDA18A/B 為 - 0.3 至 2.45V，VEEAM18/VEEBM18 為 - 2.0 至 0.3V。
• 輸入輸出電壓：CLK±、SYSREF± 等輸入電壓有特定范圍，DAC 輸出端電壓最大為對應(yīng)正電源 + 0.5V。
• 電流與溫度：任意輸入峰值電流 ±20mA，總輸入峰值電流 30mA；結(jié)溫最大 150°C，存儲溫度 - 65 至 150°C。

（二）ESD 額定值

• 人體放電模型（HBM）：1000V（符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001）。
• 帶電器件模型（CDM）：250V（符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-002）。

（三）推薦工作條件

• 電源電壓：如 VDDA18A/B、VDDCLK18 等 1.8V 電源典型 1.8V，范圍 1.71-1.89V；1V 電源典型 1V，范圍 0.95-1.05V。
• 輸入共模電壓與差分電壓：CLK± 共模電壓典型 0.4V，SYSREF± 共模電壓 0-1.0V，差分峰峰值電壓有不同頻率下的范圍要求。
• 溫度：工作環(huán)境溫度 - 55 至 125°C，結(jié)溫最大 150°C。

（四）直流電氣特性（典型值 TA=25°C）

• 精度：DNL±2.2LSB，INL±9LSB。
• 輸出電流：不同配置下滿量程切換電流不同，如 3.6kΩ 電阻、特定寄存器設(shè)置下，CUR_2X_EN=1 時可至 41mA；靜態(tài)輸出電流典型 4.8mA。
• 參考電壓：VREF 典型 0.9V，漂移 45ppm/°C。
• 接口電流電壓：CMOS 接口高低電平電流、電壓，SerDes 接口輸入幅度、端接電阻等有明確典型值。

（五）交流電氣特性（典型值 TA=25°C）

• 時鐘與帶寬：CLK 頻率 0.8-10.4GHz，模擬輸出帶寬（-3dB）約 12GHz。
• 線性度與噪聲：不同輸出頻率、模式下 SFDR、HD2/HD3、IMD3、噪聲譜密度（NSD）等參數(shù)不同，如 f_OUT=97MHz 時 SFDR 可達(dá) 85dBc。
• 時序：上升 / 下降時間（10%-90%）典型 42ps，時鐘占空比 45%-55%。

（六）功耗特性

不同工作模式（如單 / 雙通道、不同插值倍數(shù)、不同采樣速率）下電源電流與總功耗不同，例如雙 DAC、特定插值和采樣速率下，總功耗可從約 3500mW 至 5950mW 不等，睡眠模式功耗約 165mW。

六、功能描述

（一）DAC 輸出模式

（二）DAC 核心

含兩個 16 位 DAC 核心，輸出結(jié)構(gòu)為差分端接，電流根據(jù)數(shù)字碼控制切換，滿量程電流可通過外部 RBIAS 電阻及相關(guān)寄存器調(diào)整，靜態(tài)電流為切換電流的固定比例。

（三）DEM 與 Dither

• DEM（動態(tài)元素混合） ：隨機(jī)選擇 MSB 和 ULSB 電流源 / 開關(guān)，白化因電流源和開關(guān)時序不匹配導(dǎo)致的非線性，由 DEM_DACA/B、DEM_ADJ 寄存器控制。
• Dither（抖動） ：在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中加減 8 種不同碼值，再通過切換額外電流源抵消，保持 16 位范圍，由 DITH_DACA/B 寄存器控制頻率。
• 兩者雖能改善非線性，但會因非線性白化和額外開關(guān)活動提高輸出噪聲底，可根據(jù)使用場景選擇啟用 / 禁用或調(diào)整參數(shù)。

（四）時鐘子系統(tǒng)

需時鐘頻率與 DAC 核心采樣速率匹配（DES 模式為一半），SYSREF 周期需為器件內(nèi)所有時鐘的整數(shù)倍，且有 SYSREF 位置檢測器與采樣位置選擇功能，可通過 SYSREF_ZOOM 調(diào)整步長，選擇最優(yōu)采樣位置以保證時序裕量。

（五）數(shù)字信號處理模塊

1. 數(shù)字上變頻器（DUC） ：4 個 DUC 支持 4 個復(fù)（IQ）輸入流，插值倍數(shù) 2x-256x，含 NCO 用于混頻至目標(biāo)載波頻率，NCO 支持相位連續(xù)、相干、同步更新模式，可通過 SPI 或 FR 接口更新頻率。
2. 通道綁定器 ：組合 DUC 輸出，支持 1、0.5、0.25 倍縮放，防止求和飽和，可組合實(shí)或復(fù) DUC 輸出。
3. DES 插值器 ：可選 2x 插值，支持 DES2XL（低通）和 DES2XH（高通）模式，有特定濾波特性。

（六）JESD204C 接口

支持 8b/10b 和 64b/66b 編碼，16 條 SerDes 通道，速率達(dá) 12.8Gbps，兼容 JESD204B，支持子類 0 和 1，含加擾 / 解擾（64b/66b 強(qiáng)制，8b/10b 可選）、鏈路層初始化與監(jiān)控、物理層 CTLE 均衡等，可通過交叉開關(guān)映射 lanes 簡化 PCB 布線，支持多器件同步與確定性延遲。

七、器件功能模式

（一）DUC 與 DDS 模式

（二）JESD204C 接口模式

通過 JMODE 寄存器配置，不同模式對應(yīng)不同編碼、輸入采樣速率、SerDes 波特率、R 值（F_BIT/F_CLK）、 lanes 數(shù)、插值倍數(shù)等參數(shù)，支持 16 位、12 位、8 位格式，幀結(jié)構(gòu)與采樣映射有明確規(guī)范。

八、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

• 應(yīng)用信息 ：提供衛(wèi)星通信、相控陣天線等場景的應(yīng)用指導(dǎo)。
• 典型應(yīng)用 ：給出典型應(yīng)用電路與配置建議。
• 電源推薦 ：不同電源的電壓、紋波等要求，建議分開供電以減少干擾。
• 布局 ：PCB 布局的接地、電源、信號布線等規(guī)范，確保性能。