AD6645型A/D转换器应用实例

1 引言

A/D转换器在系统中所处的位置是很关键的，因为它直接反映软件化的程度.对理想的软件无线电而言,A/D转换器的动态范围必须为100dB~120dB,最大信号输入频率在1GHz~5GHz之间，目前器件发展水平很难实现这些技术指标，即使实现了这些指标，如此大的数据量也是后面DSP无法承担的,所以折中的方案就是进行中频采样.

软件无线电是基于一种通用的硬件平台,通过加载不同的软件实现不同的无线通信功能.它是一种全新的开放式结构体系，其核心设计思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D转换器,在射频段将信号数字化,在DSP中用软件实现所有功能.受硬件发展水平的限制。目前存在二大瓶颈:

一是A/D转换器的速率和性能；

二是DSP的处理速度.

2 选择依据

A/D转换器的选择既要考虑A/D转换器的性能又要考虑能满足系统所要求的动态范围和性能指标。评价A／D转换器的性能指标主要有A／D转换位数、无寄生动态范围(SFDR)、信噪比(SNR)、转换速率、量化灵敏度等。一般来说A／D转换器的转换位数越多越好，转换位数越多，其动态范围就越高。由于本设计硬件平台中选用的HSP50214型可编程下变频器输入是14位，因此选用14位的A/D转换器。在目前的软件无线电中频方案里，一般都采用欠采样技术，采样频率一般为几十赫兹至上百赫兹，若对中频为70MHz、带宽为2MHz的信号(AM或FM)采用40MHz采样，由A／D转换器的理论SNR公式可知：
SNR=6．02B+1．76+10Logl0(fs/2fmax)dB
=6．02x14+1．76+10log10(40x106／2x71xl06)dB
=81dB

式中，B为A／D转换器的位数，f为采样速率，fmax为输入信号的最高频率。在实际测试中．A/D转换器的最后2位会不停变化，其有效位(ENOB)为12位，代人上式后可得SNR为69dB。所以AD6644和AD6645都能满足要求，由于AD6645的孔径抖动小于0．2ps，AD6645的孔径抖动小于0．3ps．所以在中频接收系统中用AD6645效果会更好一些。目前市场上的高速采样器件种类繁多，表1列出一些主流A／D转换器的主要技术参数。

3 主要特点 AD6645,pdf datasheet (AD Converter)
AD6645是宽带A／D转换器系列中继AD9042(12位41MS／s)和AD6640(12位65MS／s)、AD6644(14位，40MS／s，65MS／s)后的第四代产品，其主要特 点如下：
●保持采样率可达80MS／s；
●工作带宽达270MHz；
●多音无寄生动态范围(SFDR)为100dB；
●对200MHz信号采样时采样抖动时间为Qlps；
●数字输出可以在3．3V下工作．便于与数字ASIC接口;
●功耗为1．5W。

4 工作原理
如图1所示．AD6645采用3级子区式转换结 构．这种设计的好处是既保证了转换的精度和速度 又实现了较小的功耗和封装尺寸。AD6645有2个 互补的模拟输入端AIN和五AIN.2路输入经过缓冲 后先进入第一个保持器THl．ENCODE脉冲为高时 TH1处于保持状态．THl的保持值作为5位A／D转 换器ADCl的输入．其输出驱动1个5位D／A转换 器DACl。经过延迟后的模拟信号减DACl的输出 后在TH3的输入端产生第一个剩余信号，保持器 TH2补偿由ADCl造成的延迟。 在由1个5位ADC2、5位DAC2和1个TH4组 成的第二转换阶段中．TH4保持的第一个剩余信号 减去DAC2的量化输出产生第二个剩余信号作为 TH5的输人．TH5驱动最后1个6位A／D转换器 ADC3。将ADC1、ADC2和ADC3的输出相加并经数字误差校正逻辑修正后将得到并行输出的14位2进制补码数据。

5 实际应用
5．1 时钟输入电路
为了保证14位的精度，对AD6645的采样时钟 质量要求较高且要具有低相位噪声。为了获得最佳 性能．AD6645的时钟必须采用差分输入，时钟信号可通过1个变压器或电容器交流耦合到ENCODE和面ENCODE脚．这2个引脚在片内被偏置，无需外 加偏置电路。为了提高时钟信号的差分输入质量， 本设计采用了Motorola公司的MCl00LNEl6型低 压差分接收器．它的抗抖动性能非常好。整个连接 电路如图2所示。差分输出端Q和Q的电压较小， 和后面的AD6645输入电压不匹配，因此分别加上 偏置电压。

5．2 模拟输入电路
作为新型的高速、大动态范围A／D转换器．AD6645的模拟信号输入也应为差分形式．因为在模拟信号阶段差分输入对偶次谐波有很高的共模抑制比，可以提高电路的性能。采用差分输入在制作PCB时也有很大的好处：其一是对由电源和地引人的噪声有很高的共模抑制比；其二是对由本振反馈引入的共模信号也有很强的抑制作用。

AD6645的模拟输入电压被偏置到2．4V，在电路内部每个模拟输入通过1只500Ω电阻器连接到2．4V偏置电压和差分缓冲器。因此驱动AD6645的模拟信号必须通过交流耦合送进输入端，实际使用时可以采用如图3所示的4：1阻抗变换器来实现。

5．3 信号输出
AD6645的数字输出有固定的输出摆动率(1V/ns)，制作PCB时，1个CMOS门加上布线会产生大约10pF的电容，因此每有l位转换输出就会有10mA的动态电流出入器件，满量程输出即14位输出时就会有140A的电流，所以在每条输出数据线上要串联100Ω的电阻器以限制这些电流流入接收器件。在软件无线电的中频采样方案中。采用在AD6645后接1个HSPS0214B型下变频器来进行降频、抽取、滤波等一系列处理，二者之间加1个74LCX574型锁存器。数据准备输出信号DRY作为74LCX574的时钟输入，并经反相器后作为HSPS0214B型数字下变频器的前端时钟CLKIN输入。