AFE7070 双路 14 位射频数模转换器技术规格与应用总结

该AFE7070是一款双通道14位65MSPS数模转换器（DAC），集成了可编程四阶基带滤波器和模拟正交调制器。该AFE7070包括额外的数字信号处理功能，例如用于频率生成/转换的数控振荡器，以及正交调制器校正电路，提供LO和边带抑制功能。该AFE7070具有交错式14位1.8V至3.3V CMOS输入。该AFE7070提供 20 MHz 的射频信号带宽，射频输出频率范围为 100 MHz 至 2.7 GHz。可选的LVDS输出可用于将正交调制器输出转换为高达800 MHz的时钟信号。LVDS输出的总功耗小于350 mW，模拟RF输出的总功耗小于334 mW。

AFE7070封装为7mm×7mm、48引脚QFN封装。该AFE7070在整个工业温度范围（–40°C 至 85°C）范围内额定。
*附件：afe7070.pdf

特性

• 最大采样率：65 MSPS
• 低功耗：
  • 325 mW LVDS输出模式
  • 334 mW 模拟输出模式
• 交错式CMOS输入，1.8–3.3 V IOVDD
• 用于独立数据和DAC时钟的输入FIFO
• 用于寄存器编程的3引脚或4引脚SPI接口
• 复数 NCO （DDS）：32 位频率，16 位相位
• 正交调制器校正：边带和LO抑制的增益、相位、失调
• 具有可
  编程带宽的模拟基带滤波器：最大射频带宽为20 MHz
• 射频输出：模拟（线性）或 LVDS（时钟）
• 射频频率范围：100 MHz 至 2.7 GHz
• 封装：48引脚QFN（7mm×7mm）

参数

方框图

一、产品概述

AFE7070 是德州仪器（TI）推出的高集成度双路 14 位射频数模转换器（DAC），集成可编程四阶基带滤波器与模拟正交调制器，核心优势为低功耗、宽射频输出范围、灵活时钟模式与数字信号处理功能，专为低功耗软件定义无线电、毫微微 / 微微蜂窝基站、时钟频率转换等场景设计。器件支持 100 MHz-2.7 GHz 射频输出，提供模拟线性输出与 LVDS 时钟输出两种模式，文档版本为 SLOS761D，发布于 2012 年 2 月，2013 年 1 月修订，采用 48 引脚 QFN 封装（7mm×7mm），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

• DAC 性能 ：双路 14 位分辨率，最高采样率 65 MSPS，输入数据率最高 130 MSPS（交错模式）；支持 2 补码与偏移二进制输入格式，内置输入 FIFO，适配独立数据与 DAC 时钟。
• 射频与调制特性 ：射频输出带宽 20 MHz，满量程输出功率 - 3.6 dBm 至 0.3 dBm（随频率变化）；正交调制器支持增益、相位、偏移校正，未校准载波泄漏 45 dBc，边带抑制 27 dBc。
• 动态性能 ：输出三阶交调点（IP3）17-19 dBm，二阶交调点（IP2）48-67 dBm；WCDMA 邻道功率比（ACPR）61-65 dBc，输出噪声基底 - 137 至 - 143 dBc/Hz。

2. 供电与功耗

• 供电范围 ：数字电源（DVDD18/CLKVDD18）1.71 V-1.89 V，模拟电源（DACVDD33/MODVDD33）3.15 V-3.45 V，I/O 电源（IOVDD）1.71 V-3.6 V，LVDS 电源（LVDSVDD18）1.71 V-1.89 V。
• 功耗表现 ：模拟输出模式 334 mW，LVDS 输出模式 325 mW；睡眠模式功耗低至 5-80 mW，支持分模块断电控制（DAC、射频输出、LVDS 等），优化功耗分配。

3. 封装与环境适应性

• 封装类型 ：48 引脚 QFN（RGZ）封装，裸露热焊盘增强散热，焊盘需焊接至 PCB 接地平面以保障热性能与机械稳定性。
• 可靠性 ：ESD 防护符合行业标准，存储温度范围 - 65°C 至 150°C，最大结温满足工业级长期稳定运行要求。

4. 关键功能特性

• 数字信号处理 ：集成 32 位频率、16 位相位的数控振荡器（NCO/DDS），支持频率生成与转换；11 位增益校正、10 位相位校正、13 位偏移校正，优化正交调制精度。
• 时钟与接口 ：支持四种时钟模式（双输入 / 双输出 / 单端 DDR / 单端 SDR），3/4 引脚 SPI 接口用于寄存器配置，1.8 V-3.3 V CMOS 兼容 I/O，无需电平转换。

三、工作模式与功能原理

1. 核心架构

采用 “数字输入→FIFO 缓冲→NCO / 正交调制校正→DAC→基带滤波→射频输出” 架构，双路通道同步工作；NCO 实现频率生成与复杂混频，QMC 模块补偿 I/Q 不平衡，基带滤波器可编程带宽，最终通过射频输出或 LVDS 接口输出信号。

2. 主要工作模式

模式	核心配置	关键参数	适用场景
模拟射频输出	完整信号链（NCO+QMC+DAC + 滤波器 + 调制器）	输出频率 100 MHz-2.7 GHz，带宽 20 MHz	无线电发射、基站信号生成
LVDS 时钟输出	调制器输出→LVDS 比较器	输出频率 100 MHz-800 MHz，支持 1/2/4 分频	时钟频率转换、同步时钟生成
睡眠模式	部分模块断电（可配置）	功耗 5-80 mW，保留核心参考电路	低功耗待机场景

3. 关键功能细节

• 时钟模式 ：双输入模式支持独立数据与 DAC 时钟（FIFO 缓冲相位差），双输出模式生成数据锁存时钟，单端 DDR/SDR 模式简化时钟架构， latency 确定性强。
• NCO 与 QMC ：NCO 频率分辨率由 32 位寄存器决定，支持同步 / 异步更新；QMC 模块通过增益、相位、偏移校正，抑制载波泄漏与边带干扰，提升调制精度。
• FIFO 与同步 ：输入 FIFO 支持 ±4 时钟周期相位差吸收，提供 FIFO 指针碰撞报警；SYNC_SLEEP 引脚实现多器件同步与 NCO 参数更新触发。

四、应用场景与设计建议

1. 典型应用领域

• 软件定义无线电（SDR）、毫微微 / 微微蜂窝基站、卫星通信设备、时钟发生器与频率转换器、工业射频发射系统。

2. 设计关键要点

• 电源设计 ：模拟与数字电源独立布线，每个电源引脚就近并联 0.1 μF 陶瓷滤波电容；DVDD33/MODVDD33 需远离敏感射频路径，避免噪声耦合。
• 射频与时钟设计 ：射频输出 AC 耦合，50Ω 负载匹配；LO 输入支持差分或单端（闲置端通过电容 + 50Ω 电阻接地），时钟源需低抖动，确保 DAC 与调制器性能。
• 布线与散热 ：PCB 采用多层板设计，射频信号线阻抗控制（50Ω），长度匹配；裸露热焊盘通过过孔连接至接地平面，增强散热。
• 配置优化 ：通过 SPI 接口配置 QMC 参数优化调制精度，根据应用场景选择时钟模式（低 latency 场景优先单端 DDR/SDR 模式），闲置模块通过寄存器断电以降低功耗。