DAC34SH84 四通道 16 位 1.5-GSPS 低功耗数模转换器技术规格与应用总结

该DAC34SH84是一款非常低功耗、高动态范围、四通道、16 位 采样率高达 1.5 GSPS 的数模转换器 （DAC）。

该器件包括简化复杂传输架构设计的功能： 2× 至 16× 数字插值滤波器具有超过 90 dB 的阻带衰减，可简化数据 界面和重建过滤器。独立的复杂混合器允许灵活的载体 放置。
*附件：dac34sh84.pdf

高性能低抖动时钟乘法器简化了器件的时钟，无需 对动态范围有重大影响。数字正交调制器校正 （QMC） 支持 直接上变频中通道之间的增益、失调和相位的完整 IQ 补偿 应用。

数字数据通过片上 32 位宽 LVDS 数据总线输入到器件 终止。宽总线允许处理高带宽信号。该设备包括一个 FIFO、数据模式检查器和奇偶校验测试，以简化输入接口。该界面还允许 多设备完全同步。

该器件的特点是在整个工业温度范围内运行 –40°C 至 85°C，采用 196 引脚、12 mm × 12 mm、0.8 mm 间距 NFBGA 封装。

DAC34SH84低功耗、高带宽支持、优越的串扰、高动态范围、 并且功能非常适合下一代通信系统。

特性

• 低功耗：1.5 GSPS 时为 1.8 W，全工作
  条件
• 多DAC同步
• 可选 2×、4×、8×、16×插值滤波器
  • 阻带衰减 > 90 dBc
• 灵活的片上复合混频
  • 两个独立的精细混频器，带 32 位
    NCO
  • 省电粗搅拌机：±n × f S /8
• 高性能、低抖动时钟倍增
  PLL
• 数字 I 和 Q 校正
  • 增益、相位和偏移
• 数字逆正弦滤波器
• 32位DDR灵活LVDS输入数据总线
  • 8 个样本输入 FIFO
  • 支持高达 750 MSPS 的数据速率
  • 数据模式检查器
  • 奇 偶 校验
• 温度传感器
• 差分可扩展输出：10 mA 至 30 mA
• 196 球，12 毫米× 12 毫米 NFBGA

参数

方框图

一、产品概述

DAC34SH84 是德州仪器（TI）推出的四通道 16 位超高速低功耗数模转换器（DAC），核心优势为高采样率、多通道集成、数字功能丰富，支持灵活 LVDS 输入与复杂信号处理，适用于蜂窝基站、分集发射、宽带通信等对带宽和功耗敏感的高速传输场景。文档版本为 SLAS808E，最初发布于 2012 年 2 月，2015 年 9 月修订，器件采用 196 引脚 NFBGA 封装（12 mm×12 mm），工作温度范围 - 40°C 至 85°C。

二、核心参数与性能特性

1. 基础规格

• 分辨率与采样率 ：16 位分辨率，最高采样率 1.5 GSPS，支持 2×/4×/8×/16× 可编程插值滤波，输入数据率最高 750 MSPS，适配不同带宽需求。
• 动态性能 ：1.5 GSPS 时，20 MHz 输出 SFDR 达 78 dBc，50 MHz 输出 SFDR 达 74 dBc，IMD3 达 87 dBc；通道隔离度＞101 dBc，多通道同步性能优异；输出电流范围 10 mA-30 mA，支持差分 scalable 输出。
• 信号处理 ：集成 32 位 NCO 的复杂混频器、数字正交调制校正（QMC）、逆 sinc 滤波器，_stop-band 衰减＞90 dBc，简化信号链设计。

2. 供电与功耗

• 供电范围 ：需多组电源供电，AVDD/PLLAVDD（模拟）3.3 V，DACVDD/CLKVDD（核心 / 时钟）1.35 V，DIGVDD（数字）1.3 V，IOVDD/IOVDD2（I/O）3.3 V/1.8 V-3.3 V。
• 功耗表现 ：1.5 GSPS 全负载时总功耗仅 1.828 W，低功耗优势显著；支持通道休眠、PLL 休眠等模式，掉电模式功耗低至 142 mW，适配低功耗场景。

3. 封装与环境适应性

• 封装类型 ：196 引脚 NFBGA 封装，带裸露热焊盘，散热性能优异，结到环境热阻（θJA）37.6 °C/W，结到板热阻（θJB）16.8 °C/W。
• 可靠性 ：ESD 防护电压 ±2000 V（人体模型 HBM）、±500 V（充电器件模型 CDM）；结温最高 125°C，长期工作稳定性良好。

4. 接口特性

• 数据输入 ：32 位 DDR LVDS 接口，内置 100 Ω 终端电阻，支持 8 采样深度 FIFO，数据校验（奇偶校验、模式检查），适配高速数据传输。
• 控制接口 ：支持 3 线 / 4 线 SPI 串行接口，可配置插值率、混频模式、增益相位校正等参数，支持多器件同步。

三、工作模式与功能原理

1. 核心架构

四通道独立设计，每通道集成采样电路、16 位 DAC 核心、数字处理模块（插值滤波、混频、QMC）及 LVDS 接收器；内置低抖动 PLL 时钟倍频器，支持直接时钟输入或 PLL 倍频模式。

2. 主要工作模式

• 采样与插值模式 ：支持 1×/2×/4×/8×/16× 插值，插值滤波器_stop-band 衰减＞90 dBc，可推远镜像频率，简化外部滤波需求。
• 混频模式 ：集成两路独立精细混频器（32 位 NCO）和节能粗混频器（±n×fS/8），支持灵活载波放置，适配不同频段信号生成。
• 低功耗模式 ：支持通道休眠、PLL 休眠、全局掉电，可根据场景选择性关闭模块，平衡功耗与性能。
• 同步模式 ：支持双同步源模式（IOSTR+SYNC），实现多器件精确相位对齐，适配多天线系统。

3. 关键功能细节

• 数字校正 ：QMC 模块支持 I/Q 通道增益、相位、偏移校正，抑制 LO 泄漏与边带失真，提升调制精度。
• 时钟管理 ：内置低抖动 PLL，VCO 频率范围 2.7 GHz-3.3 GHz，支持 PLL 旁路模式，适配不同时钟精度需求。
• 诊断与报警 ：集成数据模式检查、奇偶校验、FIFO 指针碰撞检测、温度传感器，支持硬件报警输出，提升系统可靠性。

四、应用场景与设计建议

1. 典型应用领域

• 蜂窝基站、分集发射系统、宽带通信设备、多通道高速信号发生器、LTE-Advanced 载波聚合系统等。

2. 设计关键要点

• 电源设计 ：模拟电源（AVDD/CLKVDD）需低噪声供电（推荐 LDO），所有电源引脚就近并联 0.1 μF 去耦电容，数字与模拟电源隔离布线。
• 输入与时钟设计 ：LVDS 输入需阻抗匹配（50 Ω），差分布线减少串扰；高速采样时推荐低抖动时钟源，PLL 模式需优化环路滤波器设计。
• 布线与散热 ：PCB 建议≥6 层，模拟区与数字区分离，关键信号（时钟、LVDS）差分布线并靠近接地平面；裸露热焊盘需充分焊接，确保散热效率。