AD9714/AD9715/AD9716/AD9717：低功耗数模转换器的卓越之选

在电子设计领域，数模转换器（DAC）是连接数字世界和模拟世界的关键桥梁。今天，我们来深入探讨Analog Devices推出的AD9714/AD9715/AD9716/AD9717系列低功耗数模转换器，看看它们在性能、功能和应用方面有哪些独特之处。

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一、产品概述

AD9714/AD9715/AD9716/AD9717是引脚兼容的双路、8/10/12/14位低功耗数模转换器，采样率高达125 MSPS。这些TxDAC®转换器针对通信系统的发射信号路径进行了优化，所有器件共享相同的接口、封装和引脚排列，方便根据性能、分辨率和成本进行向上或向下的组件选择。

二、产品特性

（一）低功耗优势

• 电源功耗低：在3.3 V电源、2 mA输出的条件下，10 MSPS时功耗仅37 mW，125 MSPS时为86 mW；睡眠模式下，3.3 V时功耗小于3 mW。
• 宽电源电压范围：电源电压范围为1.8 V至3.3 V，且在1.8 V电源下，125 MSPS时总功耗可降至35 mW，非常适合便携式和低功耗应用。

（二）出色的AC和DC性能

• 高无杂散动态范围（SFDR）：在1 MHz输出时，SFDR可达84 dBc；10 MHz输出时，也能达到75 dBc。
• 低噪声谱密度（NSD）：以AD9717为例，在1 MHz输出、125 MSPS、2 mA条件下，NSD为 -151 dBc/Hz。

（三）灵活的输出配置

• 差分电流输出：输出电流范围为1 mA至4 mA，可满足不同应用的需求。
• 可调节输出共模：输出共模电压可在0 V至1.2 V之间调节，便于与其他接受共模电平大于0 V的组件进行接口。

（四）其他特性

• 片上辅助DAC：集成了两个片上辅助DAC，可用于直流偏移校正等任务。
• LVCMOS时钟输入：高速单端LVCMOS时钟输入支持125 MSPS的转换速率。

三、技术细节

（一）工作原理

该系列DAC由两个DAC、数字控制逻辑和满量程输出电流控制组成。每个DAC包含一个PMOS电流源阵列，能够提供标称满量程电流（(I_{XOUTFS})）为2 mA，最大为4 mA。电流源通过PMOS差分电流开关切换到两个输出节点（IOUTP或IOUTN）之一，这种开关架构有助于减少开关瞬态引起的失真和各种定时误差。

（二）串行外设接口（SPI）

SPI是一个灵活的同步串行通信端口，兼容大多数同步传输格式，允许对配置AD9714/AD9715/AD9716/AD9717的所有寄存器进行读写访问。通信周期分为指令周期和数据传输周期，通过指令字节定义数据传输是读还是写、传输的字节数以及起始寄存器地址。

（三）数字接口操作

数字数据通过单条并行总线（DB[n:0]）和限定时钟（DCLKIO）提供给I和Q DAC，采用交错双数据速率（DDR）格式。数据配对顺序和采样边沿选择可通过IFIRST和IRISING数据控制位进行用户编程。

（四）参考操作

内部包含一个1.0 V的带隙参考，可通过SPI接口禁用。使用内部参考时，需将REFIO引脚通过0.1 μF电容解耦到AVSS。外部参考适用于需要更严格增益公差或更低温度漂移的应用。

（五）自校准功能

具有自校准功能，可改善器件的DNL。校准时钟频率等于DAC时钟除以DIVSEL值选择的分频因子，频率应在0.5 MHz至4 MHz之间以实现可靠校准。

四、应用领域

（一）无线基础设施

适用于微微蜂窝、毫微微蜂窝基站等无线通信设备，为信号发射提供高质量的模拟输出。

（二）医疗仪器

在医疗仪器中，如超声换能器激励，能够提供高精度的模拟信号，满足医疗设备对信号质量的严格要求。

（三）便携式仪器

低功耗特性使其非常适合便携式仪器，延长设备的电池续航时间。

（四）信号发生器和任意波形发生器

可用于生成各种复杂的模拟信号，满足测试和测量等领域的需求。

五、输出配置

（一）差分耦合使用变压器

使用RF变压器进行差分到单端信号转换，能有效抑制共模失真，提供电气隔离和电压增益，但存在低频滚降、缺乏功率增益和高输出阻抗等缺点。

（二）单端缓冲输出使用运算放大器

通过运算放大器将DAC输出电流转换为电压，可提供最佳的直流线性性能，但在较高DAC更新速率下，交流失真性能可能受运算放大器压摆率的限制。

（三）差分缓冲输出使用运算放大器

采用差分运算放大器配置将差分电压转换为单端信号，可提供额外的信号增益，同时需考虑运算放大器的共模抑制比、增益设置电阻值和满量程输出摆幅能力等因素。

六、总结

AD9714/AD9715/AD9716/AD9717系列低功耗数模转换器以其低功耗、高性能和灵活的配置，在无线通信、医疗、便携式仪器等多个领域展现出了强大的应用潜力。作为电子工程师，我们在设计过程中可以充分利用这些特性，为产品带来更出色的性能和更低的功耗。大家在实际应用中是否遇到过相关问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。