隨著精密的光刻技術(shù)不斷在一定芯片面積上實(shí)現(xiàn)更多的晶體管，數(shù)字技術(shù)水平也在不斷提升。這些進(jìn)步將對(duì)射頻和微波設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大影響。例如，高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）就為軟件定義無(wú)線(xiàn)電（SDR）架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)鋪平了道路，SDR被廣泛運(yùn)用于從蜂窩基站到軍用無(wú)線(xiàn)電等眾多應(yīng)用中。由于有了高性能數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），高精度、寬動(dòng)態(tài)范圍的復(fù)雜波形才得以生成。

　　從性能看ADC和DAC

　　從性能方面看，ADC和DAC是最多樣化的電子元件產(chǎn)品之一?？蓮?a href='http://www.brongaenegriffin.com/tags/時(shí)鐘/' target='_blank' class='arckwlink_none'>時(shí)鐘速率、頻率范圍、位分辨率、噪音水平，功耗和動(dòng)態(tài)范圍等各項(xiàng)性能指標(biāo)來(lái)甄選一款轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品包括面向音頻應(yīng)用的低頻24位分辨率轉(zhuǎn)換器、面向控制應(yīng)用的較低分辨率、較低頻率轉(zhuǎn)換器，以及面向醫(yī)療、軍事、無(wú)線(xiàn)通信應(yīng)用的高分辨率、高性能轉(zhuǎn)換器。對(duì)于這類(lèi)產(chǎn)品，一個(gè)基本的取舍是精度與頻率：期望的頻率范圍越寬，可用的位分辨率就越低。例如，24位ADC和DAC的頻率都在100kHz左右，而工作在1GHz 的轉(zhuǎn)換器其最高分辨率約為16位。理想情況下，模擬信號(hào)進(jìn)入ADC，再傳送至具有相同帶寬和精度的DAC后，從該DAC輸出的模擬信號(hào)應(yīng)等同于原始信號(hào)。但是，與模擬器件一樣，數(shù)字器件也同樣受到物理和制造方面的限制，這些限制包括：基底和導(dǎo)體信號(hào)損耗、制造公差，以及作為轉(zhuǎn)換過(guò)程一部分的由阻抗不匹配造成的信號(hào)衰減。此外，轉(zhuǎn)換器的位分辨率決定著用于描述模擬信號(hào)的數(shù)字狀態(tài)的數(shù)量。對(duì)于DAC來(lái)說(shuō)，由256個(gè)數(shù)字狀態(tài)重構(gòu)的波形比由1*位）個(gè)數(shù)字狀態(tài)重構(gòu)的波形更接近于原初信號(hào)波形。但某些應(yīng)用可能只需要幾個(gè)數(shù)字位的分辨率，成本是選擇ADC和DAC時(shí)的另一個(gè)權(quán)衡因素，位分辨率越高、成本也越高。轉(zhuǎn)換器的最低有效位（LSB）決定著進(jìn)入該轉(zhuǎn)換器的峰值或滿(mǎn)量程電壓范圍可被分割的最小步長(zhǎng)。它也可用來(lái)作為轉(zhuǎn)換器位精度的一種度量，通過(guò)微分非線(xiàn)性（DNL）和積分非線(xiàn)性（INL）這兩個(gè)參數(shù)表示。理想ADC的兩個(gè)連續(xù)輸出碼之間僅相差1個(gè) LSB，而DNL值為零。但由轉(zhuǎn)換器的電路和封裝引起的增益和相位變化將導(dǎo)致最低有效位發(fā)生一定程度的偏差，因此，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中ADC和DAC的LSB會(huì)受到一定程度的影響，用DNL和INL規(guī)范衡量這種偏差。美信（Maxim）公司的應(yīng)用筆記641包括了與轉(zhuǎn)換器相關(guān)的術(shù)語(yǔ)表（包括DNL和INL的簡(jiǎn)明定義）；此外，美信公司的應(yīng)用說(shuō)明書(shū)283講述了DNL和INL的測(cè)量方法。隨著便攜式電子設(shè)備越來(lái)越多地用于個(gè)人和專(zhuān)業(yè)用途，轉(zhuǎn)換器制造商在不停地尋找新的設(shè)計(jì)策略以提高性能同時(shí)降低功耗。以亞德諾半導(dǎo)體（ADI）的AD9125為例，該方案在一個(gè)封裝內(nèi)集成了兩個(gè)DAC。AD9125非常適合無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用，例如在蜂窩基站內(nèi)產(chǎn)生同相（I）和正交（Q）數(shù)字調(diào)制基帶信號(hào)分量，這款16位轉(zhuǎn)換器具有1GSPS的采樣速率，可支持蜂窩基站的多載波信號(hào)生成。該DAC具有靈活的CMOS接口（見(jiàn)圖）?？蓪?duì)該雙DAC器件輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波，然后饋送至模擬正交調(diào)制器（AQM），再經(jīng)功率放大器放大后在蜂窩站點(diǎn)進(jìn)行傳輸。這款雙DAC器件在800MSPS采樣頻率下產(chǎn)生一個(gè)70MHz中頻輸出，可實(shí)現(xiàn)-72dBc的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）。在相同采樣速率下，對(duì)于100MHz輸出，雙音互調(diào)失真（IMD）為81dBc。在精度方面，AD9125的DNL和INL的典型值分別為±2.1LSB和±3.7LSB。