AD9704/AD9705/AD9706/AD9707：高性能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）的性能和功耗往往是工程师们关注的重点。AD9704/AD9705/AD9706/AD9707作为高性能、低功耗的DAC产品，为通信系统等应用提供了出色的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这一系列的DAC。

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产品概述

AD9704/AD9705/AD9706/AD9707是TxDAC系列的第四代产品，具有8/10/12/14位分辨率，更新速率高达175 MSPS。它们采用了低功耗设计，同时保持了出色的动态性能，适用于各种对功耗和性能有较高要求的应用场景。

产品特性亮点

低功耗设计

这一系列产品属于引脚兼容的TxDAC产品家族中的低功耗成员，功耗极低。例如，在80 MSPS、1.8 V供电时，功耗仅为12 mW；在175 MSPS、3.3 V供电时，功耗为50 mW。其电源电压范围为1.7 V至3.6 V，这种宽电源电压范围使得它们在不同的电源环境下都能稳定工作，非常适合便携式和低功耗应用。

出色的动态性能

以AD9707为例，其无杂散动态范围（SFDR）表现优异。在5 MHz输出时，SFDR可达84 dBc；在10 MHz输出时，为83 dBc；在20 MHz输出时，仍有75 dBc。这种出色的SFDR性能能够有效减少杂散信号的干扰，提高信号质量。

灵活的输出设置

输出满量程电流可在1 mA至5 mA之间调节，并且片内集成了1.0 V参考电压。同时，其共模输出可在0 V至1.2 V之间调节，方便与其他需要特定共模电平的组件进行接口。

其他特性

产品还具备电源关断模式（在3.3 V时功耗小于2 mW，可通过SPI控制）、自校准功能，采用了紧凑的32引脚LFCSP封装，符合RoHS标准。

技术参数详解

直流特性

在3.3 V供电时，不同分辨率的产品在积分非线性（INL）、差分非线性（DNL）、偏移误差、增益误差等方面都有明确的参数指标。例如，AD9707的INL在预校准前为±1.4 LSB至±6.0 LSB，校准后可达到±0.9 LSB；DNL在预校准前为±1.2 LSB至±4.4 LSB，校准后为±0.4 LSB。在1.8 V供电时，各参数也有相应的表现。

动态特性

最大输出更新速率均为175 MSPS，输出建立时间（至0.1%）为11 ns，输出传播延迟为4 ns，毛刺脉冲为5 pV - s等。不同时钟频率和输出频率下，SFDR和噪声谱密度等参数也有详细的测试数据。

数字特性

数字输入的逻辑1电压、逻辑0电压、逻辑1电流、逻辑0电流等参数在不同温度和供电电压下都有明确的规定。时钟输入的电压范围、共模电压和差分电压等也有相应的要求。

工作原理剖析

整体架构

AD9704/AD9705/AD9706/AD9707由DAC、数字控制逻辑和满量程输出电流控制组成。DAC包含一个PMOS电流源阵列，能够提供标称满量程电流（IOUTFS）为2 mA，最大可达5 mA。

电流源配置

电流源阵列分为多个部分，其中5个最高有效位（MSBs）由31个相等的电流组成，接下来的4个中间位由15个相等的电流源组成，其值为MSB电流源的1/16，其余最低有效位（LSBs）为中间位电流源的二进制加权分数。这种设计有助于提高多音或低幅度信号的动态性能，并保持DAC的高输出阻抗。

电源要求

模拟和数字部分有独立的电源输入（AVDD、DVDD和CLKVDD），电压范围为1.7 V至3.6 V，但必须保持相同的电压水平。上电时，所有电源轨应同时斜坡上升。

数字部分

数字部分由边沿触发锁存器和分段解码逻辑电路组成，能够以高达175 MSPS的速率运行。

满量程输出电流控制

DAC的满量程输出电流由参考控制放大器调节，可通过连接到满量程调节（FS ADJ）引脚的外部电阻RSET在1 mA至5 mA之间设置。

输出共模设置

通过输出共模（OTCM）引脚，可将输出共模设置为不同于ACOM的值，方便与其他需要特定共模电平的组件进行接口。

接口与配置

串行外设接口（SPI）

AD9704/AD9705/AD9706/AD9707的串行端口是一个灵活的同步串行通信端口，与许多行业标准的微控制器和微处理器兼容。它支持单字节或多字节传输，以及MSB先或LSB先的传输格式。通信周期分为指令周期和数据传输周期，指令字节包含了数据传输的相关信息。

引脚模式

对于没有控制器的应用，可将产品设置为引脚模式。在引脚模式下，通过CMODE/SCLK、MODE/SDIO和SLEEP/CSB等引脚可选择时钟输入类型、数据格式和芯片电源状态等功能。

典型应用配置

差分耦合（使用变压器）

使用RF变压器进行差分 - 单端信号转换，能够有效抑制共模失真，提供电气隔离和电压增益，适用于需要交流耦合的应用。但变压器耦合也存在低频滚降、缺乏功率增益和输出阻抗较高等缺点。

单端缓冲输出（使用运算放大器）

使用ADA4899 - 1运算放大器进行单端电流 - 电压转换，可保持IOUTA（或IOUTB）在虚拟地，提高DAC的直流线性度。但在较高的DAC更新速率下，其交流失真性能可能会受到运算放大器压摆率的限制。

差分缓冲输出（使用运算放大器）

使用运算放大器进行差分 - 单端转换，可配置两个相等的负载电阻，将IOUTA和IOUTB之间的差分电压转换为单端信号。通过添加可选电容，可提高运算放大器的失真性能。

总结

AD9704/AD9705/AD9706/AD9707凭借其低功耗、高性能、灵活的配置和多种输出配置方式，为电子工程师在设计通信系统等应用时提供了一个优秀的选择。在实际应用中，工程师们可以根据具体的需求，合理选择分辨率、输出配置和电源设置等参数，以实现最佳的性能和功耗平衡。大家在使用过程中有没有遇到什么有趣的问题或者独特的应用场景呢？欢迎在评论区分享交流。