AD9747混合模式的作用

  发布时间:2023-11-07  |    作者:管理员  |  浏览量:523

一、背景

   明德扬(MDY)在2022年承担了多个高速ADC研发项目,今天给大家分享AD9747混合模式的作用。在ADDA系统中,AD前端采集到的带通信号,经FPGA做数字信号处理后通过DAC进行数模转换输出。AD输出采用欠采样模式,FPGA数字信号处理的时钟与AD时钟相等,而DA的时钟需要2倍以上的AD时钟。


二、AD9747正常模式和混合模式对比

   由于被采样的信号是一个频带信号,即使采样速率不满足奈奎斯特采样定律(即2倍最大频率)也是可以在数字域通过算法将信号重建。由于一般DA的工作模式是直通模式(也就是AD9747的NORMAL模式),根据奈奎斯特采样定律可以画出该模式下的传输函数,如图1中的蓝色曲线(NORMAL):

图片1.png

        图1 不同模式下DA的传输函数曲线

  假设现在使Fs=62MHz,去输出我们的频带信号,那么很显然,输出频带信号的频谱越接近Fs的部分就越会被削弱的厉害,实际也做了测试,如图2所示:

图片2.png

    图2 NORMAL模式下信号46.52MHz±10.23MHz

  从图像可以看出,DA输出的包络的右半部分被削的很厉害,因此可以得出结论:即使能在数字域将信号完美重建,只要DA工作在直通模式,且不满足奈奎斯特采样定律的情况下,那么DA输出的包络肯定会失真。所以想要在此模式下保证包络不失真,就必须要将DA的时钟增大,使其满足奈奎斯特采样定律。


  在混合模式中,其工作方式为:信号经过DAC采样后产生两路信号,其中一路是DAC输出信号的反向输出,另一路是DAC输出信号的延时输出,这两个信号通过一个高速电子开关合成,形成如图3所示的波形:

图片3.png

 图3 混合模式下DAC的输出波形

  可以看出,在DAC采样时钟的前半个周期内输出了采样数据正的幅值,后半周期输出采样信号负的赋值,这样能更好的加强信号的高频成分。其传输曲线如图1中的绿色曲线(MIX)所示。


  假设DAC的采样时钟是62MHz,要输出的频带信号的中心频点为46.52MHz,正好在该传输曲线的最高点,也就是0.75Fs处。在整个带内的增益(带宽20MHz,0.58Fs~0.91Fs)也是相对平坦的。最高点处的增益小了约2.5dB,因此最终在测量直通时的增益理论上也会减少。后期可以通过增加数字域的增益来弥补这个问题。



  综上所述,AD9747的混合模式可以使AD、FPGA、DA使用同一个频率的时钟,这样可以带来以下几点好处:


① DA时钟频率降低,功耗也会降低;


② 时钟系统可以直接使用时钟分配器,将一路输入时钟分配至各个模块,而不需要使用锁相环芯片。   



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