AD9704/AD9705/AD9706/AD9707：高性能低功耗數模轉換器的卓越之選

在電子設計領域，數模轉換器（DAC）的性能和功耗往往是工程師們關注的重點。AD9704/AD9705/AD9706/AD9707作為高性能、低功耗的DAC產品，為通信系統等應用提供了出色的解決方案。今天，我們就來深入了解一下這一系列的DAC。

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產品概述

AD9704/AD9705/AD9706/AD9707是TxDAC系列的第四代產品，具有8/10/12/14位分辨率，更新速率高達175 MSPS。它們采用了低功耗設計，同時保持了出色的動態性能，適用于各種對功耗和性能有較高要求的應用場景。

產品特性亮點

低功耗設計

這一系列產品屬于引腳兼容的TxDAC產品家族中的低功耗成員，功耗極低。例如，在80 MSPS、1.8 V供電時，功耗僅為12 mW；在175 MSPS、3.3 V供電時，功耗為50 mW。其電源電壓范圍為1.7 V至3.6 V，這種寬電源電壓范圍使得它們在不同的電源環境下都能穩定工作，非常適合便攜式和低功耗應用。

出色的動態性能

以AD9707為例，其無雜散動態范圍（SFDR）表現優異。在5 MHz輸出時，SFDR可達84 dBc；在10 MHz輸出時，為83 dBc；在20 MHz輸出時，仍有75 dBc。這種出色的SFDR性能能夠有效減少雜散信號的干擾，提高信號質量。

靈活的輸出設置

輸出滿量程電流可在1 mA至5 mA之間調節，并且片內集成了1.0 V參考電壓。同時，其共模輸出可在0 V至1.2 V之間調節，方便與其他需要特定共模電平的組件進行接口。

其他特性

產品還具備電源關斷模式（在3.3 V時功耗小于2 mW，可通過SPI控制）、自校準功能，采用了緊湊的32引腳LFCSP封裝，符合RoHS標準。

技術參數詳解

直流特性

在3.3 V供電時，不同分辨率的產品在積分非線性（INL）、差分非線性（DNL）、偏移誤差、增益誤差等方面都有明確的參數指標。例如，AD9707的INL在預校準前為±1.4 LSB至±6.0 LSB，校準后可達到±0.9 LSB；DNL在預校準前為±1.2 LSB至±4.4 LSB，校準后為±0.4 LSB。在1.8 V供電時，各參數也有相應的表現。

動態特性

最大輸出更新速率均為175 MSPS，輸出建立時間（至0.1%）為11 ns，輸出傳播延遲為4 ns，毛刺脈沖為5 pV - s等。不同時鐘頻率和輸出頻率下，SFDR和噪聲譜密度等參數也有詳細的測試數據。

數字特性

數字輸入的邏輯1電壓、邏輯0電壓、邏輯1電流、邏輯0電流等參數在不同溫度和供電電壓下都有明確的規定。時鐘輸入的電壓范圍、共模電壓和差分電壓等也有相應的要求。

工作原理剖析

整體架構

AD9704/AD9705/AD9706/AD9707由DAC、數字控制邏輯和滿量程輸出電流控制組成。DAC包含一個PMOS電流源陣列，能夠提供標稱滿量程電流（IOUTFS）為2 mA，最大可達5 mA。

電流源配置

電流源陣列分為多個部分，其中5個最高有效位（MSBs）由31個相等的電流組成，接下來的4個中間位由15個相等的電流源組成，其值為MSB電流源的1/16，其余最低有效位（LSBs）為中間位電流源的二進制加權分數。這種設計有助于提高多音或低幅度信號的動態性能，并保持DAC的高輸出阻抗。

電源要求

模擬和數字部分有獨立的電源輸入（AVDD、DVDD和CLKVDD），電壓范圍為1.7 V至3.6 V，但必須保持相同的電壓水平。上電時，所有電源軌應同時斜坡上升。

數字部分

數字部分由邊沿觸發鎖存器和分段解碼邏輯電路組成，能夠以高達175 MSPS的速率運行。

滿量程輸出電流控制

DAC的滿量程輸出電流由參考控制放大器調節，可通過連接到滿量程調節（FS ADJ）引腳的外部電阻RSET在1 mA至5 mA之間設置。

輸出共模設置

通過輸出共模（OTCM）引腳，可將輸出共模設置為不同于ACOM的值，方便與其他需要特定共模電平的組件進行接口。

接口與配置

串行外設接口（SPI）

AD9704/AD9705/AD9706/AD9707的串行端口是一個靈活的同步串行通信端口，與許多行業標準的微控制器和微處理器兼容。它支持單字節或多字節傳輸，以及MSB先或LSB先的傳輸格式。通信周期分為指令周期和數據傳輸周期，指令字節包含了數據傳輸的相關信息。

引腳模式

對于沒有控制器的應用，可將產品設置為引腳模式。在引腳模式下，通過CMODE/SCLK、MODE/SDIO和SLEEP/CSB等引腳可選擇時鐘輸入類型、數據格式和芯片電源狀態等功能。

典型應用配置

差分耦合（使用變壓器）

使用RF變壓器進行差分 - 單端信號轉換，能夠有效抑制共模失真，提供電氣隔離和電壓增益，適用于需要交流耦合的應用。但變壓器耦合也存在低頻滾降、缺乏功率增益和輸出阻抗較高等缺點。

單端緩沖輸出（使用運算放大器）

使用ADA4899 - 1運算放大器進行單端電流 - 電壓轉換，可保持IOUTA（或IOUTB）在虛擬地，提高DAC的直流線性度。但在較高的DAC更新速率下，其交流失真性能可能會受到運算放大器壓擺率的限制。

差分緩沖輸出（使用運算放大器）

使用運算放大器進行差分 - 單端轉換，可配置兩個相等的負載電阻，將IOUTA和IOUTB之間的差分電壓轉換為單端信號。通過添加可選電容，可提高運算放大器的失真性能。

總結

AD9704/AD9705/AD9706/AD9707憑借其低功耗、高性能、靈活的配置和多種輸出配置方式，為電子工程師在設計通信系統等應用時提供了一個優秀的選擇。在實際應用中，工程師們可以根據具體的需求，合理選擇分辨率、輸出配置和電源設置等參數，以實現最佳的性能和功耗平衡。大家在使用過程中有沒有遇到什么有趣的問題或者獨特的應用場景呢？歡迎在評論區分享交流。