摘要：來自Maxim的兩種新型數/模轉換器(DAC)能夠為通信和儀表系統提供更高的動態特性，MAX5886/MAX5887/MAX5888 12位至16位轉換器在保持高采樣速率和低功耗的同時，具有出色的動態特性；14位轉換器MAX5195是工作在260Msps采樣速率產品中動態范圍最寬的一款。兩種芯片均可提供小尺寸、表貼封裝，這些DAC還支持多載波UMTS、CDMA和GSM。

現代通信系統進行數字信息交換所必需的更高的信息帶寬是通過多種調制和編碼方法實現的，在發送器信號處理鏈路中這些方法要求更寬的動態特性。象UMTS、cdma2000?和GSM/EDGE這樣的應用也要求較高的動態性能，它們已接近于從一個單一的信號發生源合成多個載波的要求。

UMTS每個發送器要求最多四個載波。GSM/EDGE和cdma2000單個發送器可能需要四至八個載波。多載波的合成要求信號通道具有足夠寬的動態范圍。作為這種復雜調制波形的源頭，DAC已成為信號通路上的性能瓶頸。

UMTS基站目前正在引入多載波信號合成。因此，這些基站要求DAC滿足UMTS標準，并留有足夠的盈余。該應用中DAC的用武之地還包括，通過在信號中引入數字預失真，對功放的非線性進行修正。僅這一個方面就會使DAC的帶寬要求增加三到五倍。這樣，四個UMTS載波(高達100MHz)的信號帶寬就要求更高的采樣速率和更高的模擬輸出頻率。500Msps刷新速率的MAX5888正是為這種應用而設計。該器件的性能定義超出了多達四個UMTS載波的UMTS規范要求。

這種DAC的精度和信號帶寬也可勝任采用高階QAM的通信系統。高達QAM256的調制需要更寬的動態范圍來精確產生調制波形。

GSM/EDGE系統的發送波形甚至要求DAC提供更高的動態性能。多載波信號的合成將SFDR、IMD和SNR的要求推到了極限。對于這些要求苛刻的應用，MAX5195可提供業界最高的SFDR、SNR和IMD。在DDS應用中儀表信號的產生也要求DAC具有優越的動態性能，MAX588X系列(MAX5886/MAX5887/MAX5888)和MAX5195非常適合于這種應用。

MAX588X系列和MAX5195的優勢

MAX588X系列的DAC能夠在很低的功耗水平下提供優異的動態性能，具有業界領先的500Msps最高采樣速率。在50MHz輸出頻率和400Msps刷新速率時，MAX5888的SFDR超過了67dBc。另外在輸出頻率80MHz時還具有出色的SNR (-155dB/Hz)和雙音IMD (-72dBc)。這些特性是在500Msps的采樣率，單一3.3V電源和很低的功耗(235mW)下得到的。

數字數據通過LVDS接口饋入，這有兩方面的好處：LVDS邏輯可非常有效地支持500Msps數據速率，另外差分輸入的數字信號也有助于降低數字接口上的系統噪聲。這在設計寬動態范圍系統時尤其重要。

MAX588X系列的動態性能只遜于新推出的MAX5195，見圖1所示，后者的性能超越了任何其它市售器件。除了優異的SFDR性能，它的SNR也以-160dB/Hz的水平領先于業界，它的雙音IMD (32MHz輸出頻率時87dBc)也很出色。這款14位DAC的數字接口是LVPECL，和LVDS相似，也降低了高速數字數據傳輸所帶來的系統噪聲。


圖1. 該SFDR曲線在一定輸出頻率范圍內對比了MAX5195和目前最好的競爭器件。

所有這些DAC都采用小型的QFN封裝：MAX588X系列為68引腳而MAX5195為48引腳。無引線的QFN封裝兼有小的外形尺寸(7mm x 7mm)和良好的熱、電性能。裸焊盤提供超低接地阻抗，進一步降低了輸出信號中的雜散信號。

其他應用

這些DAC還可以如何使用呢？我們再來考察一下使用了數字預失真技術的多載波UMTS應用。這種應用要求很高的動態性能和100MHz的信號帶寬。有關雜散輻射的UMTS摸板要求雜散成分在1MHz的測量帶寬內不大于-58dBc。圖2給出了在300Msps采樣速率和60MHz單音輸出時的輸出頻譜。象MAX5888這樣的器件在感興趣的100MHz帶寬內具有充足的余量(超出模板要求8dB以上)，為發送信號鏈路的各個環節留出了足夠的余量。擴頻信號可進一步減少雜散輸出，為設計指標提供更多余量。


圖2. MAX5888的典型SFDR，圖示為60MHz輸出頻率，100MHz帶寬。

這種應用的另一個重要指標是鄰道功率比(ACPR)。圖3顯示了一個單載波UMTS的譜響應，載波對準于60MHz。可以看到它與ACPR模板對于第一和第二相鄰信道的要求(-45dBc和-50dBc)完全符合，且有超過25dB的寬松余量。


圖3. MAX5888的UMTS ACPR頻譜響應，圖示為61MHz輸出頻率下單個滿載載波的情況。

圖4顯示了MAX5888在四載波UMTS應用(這可能是所有應用中對ACPR要求最高的)中的ACPR特性。MAX5888 (對于此類應用它是目前性能最高的方案)不僅符合-45dBc和-50dBc的模板要求，而且還留出了超過20dB的余量。


圖4. MAX5888的UMTS ACPR頻譜響應，圖示為測試條件下，四個中心位于61MHz的滿載載波的情況。

CDMA載波合成具有類似的性能指標要求。此架構的主要規格是雜散輻射模板，其中包括ACPR模板要求。此標準的模板是變化的，取決于工作波段和發送器的輸出功率。圖5表示一個八音系統，各音之間相隔1MHz，IF頻率對準于30MHz。對于不同波段最苛刻的模板組合，在假定的40W發送功率下，雜散輻射模板電平為-59dBc。在這種最壞的正弦仿真測試條件下，MAX5888仍能以19dB的余量符合CDMA模板要求。


圖5. 這個八載波測試向量頻譜圖展示了MAX5888優異的多音IMD性能，非常適合于CDMA應用。選定的輸出頻率中心位于30MHz。

在目前比較流行的無線通信系統中，GSM/EDGE要求的動態范圍最大。過去，多載波發送器由于受DAC性能的局限無法實現，但是MAX5195突破了這個限制，正如它工作于四個間隔1MHz的正弦音時的IMD性能所示(圖6)。每個單音具有-18dBFS的載波電平，以避免DAC輸出信號被削波。該頻譜圖覆蓋了一個25MHz的窗口，中心位于48MHz。


圖6. 這個四載波測試向量頻譜圖展示了MAX5195優異的多音IMD性能，非常適合于GSM應用。輸出頻率中心位于48MHz。

IMD模板的-70dBc邊界很容易被MAX5888滿足，并留有8dB的余量。在輸出電平方面只需做出很小的讓步(相對于滿量程-15dB)，性能便可提高6dB。MAX5888的SNR高達-160dB/Hz，同樣領先于業界，這使該器件成為目前滿足高標準、多載波GSM/EDGE應用要求的最高性能器件。

結束語

兩種來自Maxim的DAC為通信系統設計者在多載波信號合成領域提供了新的選擇。MAX5886/MAX5887/MAX5888系列兼有出色的動態性能和低功率消耗，并具有低噪聲系統級工作方式。MAX5195以高至260Msps的采樣速率提供目前最高的動態范圍，使多載波GSM合成成為現實。