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數(shù)模轉(zhuǎn)換器TQ6122的原理和應用
摘要：TQ6122是Triquint Semiconductor公司推出的高速D／A轉(zhuǎn)換器，它的轉(zhuǎn)換速率可高達1Gsa/s可用于DDS、高速任意波形發(fā)生器以及高速高清晰度顯示器的象素生成等方面。文中介紹了該芯片的結(jié)構(gòu)、原理，給出了它的典型應用電路。１ 引言
ＴＱ６１２２是一種高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片。它具有８位數(shù)據(jù)位和很高的轉(zhuǎn)換速度(可達到１ＧＳａ／ｓ)，可廣泛用于直接數(shù)字頻率合成、高速任意波形發(fā)生器、寬帶視頻信號生成、高清晰度顯示器象素生成等方面。該芯片設計使用靈活方便，只需合理搭配一、二塊集成電路和少量的外圍電路，即可構(gòu)成一個完整且性能很高的數(shù)摸轉(zhuǎn)換器。
２ 芯片結(jié)構(gòu)及引腳說明
２．１ ＴＱ６１２２的結(jié)構(gòu)特點
ＴＱ６１２２主要由鎖存器、編碼器、延時器、電流源陣列、Ｒ＿２Ｒ電阻網(wǎng)絡等電路組成。其內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖１所示。其主要特性如下：
●數(shù)模轉(zhuǎn)換速率高達１ＧＳａ／ｓ；
●數(shù)字數(shù)據(jù)位為８位；
●具有１ＧＨｚ的模擬信號帶寬；
●輸出可直接作為射頻的前端；
●采用４４腳ＱＦＰ封裝；
●時鐘輸入采用差分ＥＣＬ電平標準?數(shù)據(jù)輸入采用單端ＥＣＬ電平標準；
●工作溫度范圍為－２０～８５℃；
●標稱功耗為１．３Ｗ；
●無雜散動態(tài)范圍(ＳＦＤＲ)不小于４５ｄＢｃ。
２．２ ＴＱ６１２２的引腳功能
ＴＱ６１２２的引腳排列圖如圖２所示。各引腳的說明如下（括號中的數(shù)字為引腳號）：
ＶＳＳ（１、１１、１２、３３、３４、４４）：－５Ｖ數(shù)字電源輸入端?
ＶＡＡ（２２、２３）：－５Ｖ模擬電源輸入端?
ＤＧＮＤ（６、２８、３７、４０）：數(shù)字地?
ＡＧＮＤ（１３、１４、１５、１８）：模擬地。
ＢＬＡＮＫ（５）：該端置高且下降延到達時，內(nèi)部數(shù)據(jù)位都被置高。
ＳＥＬＡ（７）：置高時選擇Ａ端數(shù)據(jù)輸入，置低時選擇Ｂ端數(shù)據(jù)輸入。
Ａ０～Ａ８(２６、２７等３６):數(shù)字信號輸入端，Ａ７為數(shù)據(jù)最高位，Ａ０為數(shù)據(jù)最低位。
Ｂ０、…… Ｂ７(３８等):數(shù)字信號輸入端，Ｂ７為數(shù)據(jù)最高位，Ｂ０為數(shù)據(jù)最低位。
ＣＬＯＣＫ、 ＣＬＯＣＫ（９、１０）：差分時鐘輸入端。
ＶＯＵＴ、ＶＯＵＴ（１６、１７）：模擬信號輸出端，為差分信號。
ＢＬＡＮＫ ＤＩＳＡＢＬＥ（１９）：如果需要用ＢＬＡＮＫ端，則連到ＶＡＡ端，若不需要，則連到ＡＧＮＤ。
ＩＲＥＦ（２４）：輸入?yún)⒖茧娏�，直接連接到模擬地，是開關陣列的虛擬電流源。
ＶＳＥＮＳＥ（２０）：輸出判斷電壓，芯片正常工作時有輸出，且ＶＳＥＮＳＥ＝－４．２Ｖ。
ＶＲＥＦ（２１）：電壓基準輸入端，一般在其ＶＲＥＦ＝－４Ｖ時，輸出的模擬信號峰值為１Ｖ。
ＥＣＬＲＥＦ（２５）：可選的ＥＣＬ電平參考電壓，當數(shù)據(jù)和時鐘為ＥＣＬ電平時，該腳可不接，此時芯片內(nèi)部產(chǎn)生電壓為－１．３Ｖ。
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這里僅以ＴＱ６１２２芯片在背景信號發(fā)生器的應用為例，介紹ＴＱ６１２２在工程實踐中的應用。ＴＱ６１２２輸入的數(shù)字信號要嚴格同步，這樣才能保證Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器輸出的準確性和精度，８位數(shù)據(jù)位的同步可通過時延控制芯片來調(diào)整。ＴＱ６１２２模擬信號輸出電壓可通過負載進行調(diào)解，一般可選取典型值為５０Ω。
本設計中，Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器的模擬輸出為差分信號，其中正端信號作為本級的輸出送入頻率綜合器進行混頻，負端信號送到一塊檢測電路板進行本級的信號檢測，以便在沒有示波器的情況下對系統(tǒng)進行大致的測試。
ＴＱ６１２２的使用非常靈活方便，它只需一塊電壓基準芯片和一塊運算放大器以及少量的外圍電路即可。這兩塊集成電路的主要用途是為數(shù)摸轉(zhuǎn)換芯片產(chǎn)生參考電壓。具體電路如圖３所示。
在圖３中參考電壓的精度、穩(wěn)定度和抖動對產(chǎn)生的模擬信號精度、穩(wěn)定度和抖動有很大的影響。ＭＣ１４０３是ＯＮＳＥＭＩ公司生產(chǎn)的電壓基準芯片，該芯片的性能完全可以滿足ＴＱ６１２２對參考電壓的要求。電壓基準ＭＣ１４０３的輸出與芯片的反饋輸出Ｖｓｅｎｓｅ通過運算放大器ＭＣ３４０７１構(gòu)成的負反饋電路可以將ＶＲＥＦ很好的穩(wěn)定在－４Ｖ，從而可進一步減小外部電源細微變化的影響，從而確保輸出模擬信號的精度和穩(wěn)定度。
該Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號通過濾波電路可濾除Ｖ／ＵＨＦ波段以外的雜波信號，采用ＭＩＮＩ公司生產(chǎn)的ＰＬＰ－９０低通濾波器可抑制６０ｄＢ以上的帶外雜波。ＰＬＰ－９０是一種高性能的低通濾波器，９０ＭＨｚ以下的信號均可通過。
４ 應用中的幾個問題
所有的電源穩(wěn)壓模塊的輸入輸出都要通過三重濾波，
以分別濾除高頻、中頻和低頻三重雜波，保證電源不帶任何干擾，同時在芯片電源輸入時，要進行電源去耦。另外，模擬電源、數(shù)字電源、時鐘電源都要采用０．０１μＦ的電容來對各自的地進行旁路去耦。去耦電容應盡
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