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AD5767中的擾動生成

AD5767中的擾動生成
2017-04-20
作者:Miguel Usach和Estibaliz Sanz

簡介

AD5767是一款16通道、12位denseDAC?數模轉換器(DAC),采用2.5 V外部基準電壓源,經配置可產生最小電壓?20 V到最大電壓+14 V的多種輸出電壓范圍,同時提供每通道最高20 mA的輸出電流。

AD5767的推薦用途是偏置磷化銦Mach Zehnder調制器(InP MZM),它是光通信中常用的調制器。

由于物理應力或老化效應等原因,InP MZM的最優(yōu)直流偏置點會改變。為了找到最優(yōu)直流偏置點并使調制器保持完全正交,可將一個擾動信號應用于偏置輸入電壓。

為此,AD5767集成了一個功能,其允許將一個10 kHz到100 kHz的低頻低壓擾動信號疊加于DAC產生的直流信號之上,從而減少物料(BOM)和印刷電路板(PCB)面積,簡化系統(tǒng)設計。

本應用筆記的目的是討論擾動的不同工作模式,以及使能或禁用此功能的最佳方法。

圖1顯示了AD5767的框圖。

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圖1.AD5767功能框圖


目錄

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修訂歷史

2017年3月—修訂版0:初始版

AD5767中的擾動詳情

如何應用擾動及控制模式

AD5767有兩個獨立的輸入擾動引腳N0和N1,它們通過多路復用器內部連接到各通道的內部輸出緩沖器??梢越盟蠨AC輸出通道的輸入擾動引腳,或者使能任意DAC通道輸出的輸入擾動引腳,每通道最多提供20 mA輸出電流。利用命令x9和命令xA,可以選擇擾動輸入信號并將其應用于DAC輸出通道。

一次只能將一個擾動輸入信號應用于各DAC輸出通道。

利用帶寬為90 kHz(從10 kHz到100 kHz)的有源帶通濾波器(BPF),N0和N1輸入擾動信號引腳經過內部緩沖以使輸入電流最小化,如圖8所示。

允許的擾動信號最大幅度為250 mV p-p,最大峰值電壓為AVCC,如圖2所示。

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圖2.用于擾動的最大電壓

只要輸入頻率在BPF的帶寬范圍內,AD5767便可接受任何類型的交流波形作為擾動輸入信號;否則濾波器會增加額外的失真。

各通道的擾動輸入信號可以單獨進行調整和相移,然后再應用于選定的DAC輸出通道。

利用命令xC或命令xD,可以將擾動信號幅度調整到25%、50%、75%或保持原始幅度不變。各輸出通道可以選擇相應的衰減因數。

利用命令xB寫入內部反轉擾動寄存器,可以將輸入擾動信號相位反轉180°。

運行過程中隨時可以更改外部擾動信號的增益、相位和可用性。

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圖3.AD5767擾動架構


監(jiān)控擾動

AD5767集成一個16:1內部多路復用器。任何時候利用命令x0寫入內部監(jiān)控復用控制寄存器,便可通過此多路復用器選擇要通過MUX_OUT引腳監(jiān)控的DAC輸出通道。

要禁用多路復用器,須將監(jiān)控復用控制寄存器中的VOUT_SEL位清零。

內部監(jiān)控復用器無內部緩沖;因此,建議使用外部緩沖器以使所選監(jiān)控通道的負載效應最小化,因為MUX_OUT引腳上的任何外部電流都會影響所監(jiān)控的DAC通道。

DAC輸出效應

使能擾動時,必須考慮一系列效應,因為某些二階效應可能影響輸出通道。

擾動使能或禁用的能量瞬變

當選定通道中的擾動使能或禁用時,擾動開關會向DAC輸出緩沖器注入能量,故而在選定DAC輸出通道上可看到一系列快速瞬變。

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圖4.±5 V下的擾動使能瞬變能量

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圖5.±5 V下的擾動禁用瞬變能量

此外,由于內部數字走線之間的耦合,非選定DAC輸出中也可觀測到一些快速瞬變,如圖6所示。

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圖6.擾動使能或禁用在鄰道中的串擾

為使性能最優(yōu),建議在配置AD5767輸出范圍之前配置擾動輸入(因為輸出會箝位到AGND),并在配置電壓范圍之后應用擾動信號。

直流偏移

擾動音信號增加到DAC輸出通道上會使此DAC的輸出電壓略有提高。這種現象的原因是擾動緩沖器會向DAC輸出緩沖器注入電流。

圖7顯示了使能擾動信號對DAC輸出電壓的影響。

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圖7.VOUT使能毛刺和直流失調增量

如果在上電時使能擾動,擾動緩沖器產生的直流失調可以計算為失調誤差的增量。
幅度衰減和相移

擾動輸入引腳N0和N1集成了有源帶通濾波器,用以濾除擾動直流電壓并防止DAC輸出緩沖器不穩(wěn)定。其下截止頻率為10 kHz,上截止頻率為100 kHz。

對于選定輸出電壓范圍,衰減和相移與輸入擾動傳遞函數有一定的依賴關系。圖8和圖9顯示了±5 V輸出電壓范圍的典型性能。

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圖8.擾動輸入至DAC輸出衰減與頻率的關系(±5 V范圍和0 V至-10 V范圍)

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圖9.AD5767擾動輸入至DAC輸出相移與頻率的關系

串擾

一個通道應用擾動音時,相鄰通道中可觀測到串擾。傳輸到鄰道的串擾幅度取決于施加于這些通道的不同擾動音信號。

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圖10.擾動串擾

總諧波失真(THD)

圖11顯示了AD5767中多個內部緩沖器上的輸入擾動信號的總諧波失真。

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圖11.10 kHz輸入擾動信號的THD性能

獲得最佳性能的最佳做法

使用擾動功能時,為使AD5767 DAC發(fā)揮最佳性能,首先應初步配置擾動,然后消除輸出到地的箝位。

利用推薦的擾動功能操作順序操作AD5767能將擾動功能使能或禁用時DAC輸出上的瞬變幅度降至最小。

擾動的推薦配置如下:

1. 當AD5767上電時,利用命令x9、命令xA、命令xB、命令xC和命令xD配置輸入擾動信號。

2. 配置AD5767為正常工作模式,然后將擾動信號應用于輸入引腳。要將AD5767配置為正常工作模式,須利用命令x4配置范圍寄存器,以消除AD5767上的輸出箝位。

3. 完成最后的擾動配置,應用N0和/或N1輸入擾動信號。

當在配置范圍寄存器之前對DAC輸出應用擾動信號時,瞬變會被注入DAC輸出。將擾動信號的直流分量限制在1 V以下有助于降低瞬變幅度,但必須注意,這種工作模式不推薦使用。


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