在高速信號發生應用中，帶寬和分辨率是關鍵要求。新型信號發生應用運用高速數模轉換器(DAC)來產生各種不同類型的波形，包括單音直至具數百兆赫茲帶寬、複雜的多通道波形。這些應用要求高速DAC足zu夠gou快kuai，以yi在zai不bu犧xi牲sheng模mo擬ni性xing能neng的de前qian提ti下xia產chan生sheng這zhe些xie波bo形xing。在zai很hen多duo信xin號hao發fa生sheng應ying用yong中zhong，相xiang位wei噪zao聲sheng會hui限xian製zhi通tong道dao的de數shu量liang以yi及ji可ke能neng實shi現xian的de通tong道dao間jian隔ge。傳chuan統tong上shang
，相xiang位wei噪zao聲sheng由you驅qu動dongDAC時鍾輸入的時鍾信號引起，不過DAC增加的任何相位噪聲都會出現在輸出頻譜中，並限製可能產生的信號。對任何通用信號發生應用而言，理想DAC的速度應該盡可能快，且噪聲低、線性度高
、附加性相位噪聲非常低。這些性能規格中的任何一項如果缺失，那麼所產生的波形都不足以滿足應用的要求。

帶寬

在任何信號發生應用中，最重要的設計標準都是帶寬。任何設計師都會問到的第一個問題是：xuyaoduodadedaikuanlaichanshengxiangyaodexinhao？duiyutedingxinlingxieyihuotedingyingyong，shejishikenengxuyaoyidingdaxiaodedaikuan。wulunshejishixiangyaoshixiandedaikuanyouduoda

，DAC的速度都要至少是想要帶寬的2倍。帶寬與采樣率(fs)之間的這種關係是由哈裏-奈奎斯特定義的，描述了信號在采樣係統中的表現。

盡管可以產生帶寬從DC至fs/2的信號，但是這麼做常常不實際，因為輸出頻譜中會出現所產生信號的鏡頻信號。鏡頻信號會出現在N×fs±fout(其中，fout是所產生信號的頻率)。實際上
，需要重建濾波器來衰減可能出現在輸出頻譜中任何所產生信號的鏡頻信號。即使所產生信號的帶寬沒有延伸到fs/2，danjiejinyuta，jingpinxinhaoyehuinanyilvchu。zhongjianlvboqishiyongzhenshiyuanjianzaimoniyushixian。yushuzilvboqibutong，zhexieyuanjianshifeilixiangde

，huidaozhijuwenbojicharusunhaodefeilixiangtongdai。yibaneryan

，zhexielvboqijieshuyuegao
，chanshengdewenbohecharusunhaojiuyueda，congershilixianglvboqigengjiananyisheji。xinhaodaikuanyuejiejinfs/2
，濾lv波bo器qi階jie數shu就jiu必bi須xu越yue高gao
，以yi衰shuai減jian采cai樣yang過guo程cheng中zhong產chan生sheng的de鏡jing頻pin信xin號hao。濾lv波bo器qi階jie數shu越yue高gao，所suo需xu元yuan件jian就jiu越yue多duo，也ye就jiu會hui產chan生sheng更geng大da的de插cha入ru損sun耗hao和he通tong帶dai紋wen波bo。


運用采樣速率較高的DAC會增大可用帶寬，這將降低對濾波器的要求，允許濾波器采用較少的元件，降低複雜性
，從而簡化設計
，產生更好的結果。LTC2000是一款高性能、16位、2.5Gsps高速DAC
，具有2.5Gsps采樣率，從而fs/2頻率為1.25GHz。因此，對於800MHz的信號帶寬

，在1.7GHz處會有一個鏡頻信號。在想要的頻帶和鏡頻信號頻率之間有900MHz。憑借900MHz的保護帶，鏡頻信號可以用簡單的低通濾波器輕鬆濾除。具有較低采樣速率的DAC所產生的鏡頻信號更靠近想要的頻率，因此需要更加嚴格和複雜的濾波器。

要產生帶寬延伸到fs/ 2 的信號
，還有另一個問題
， 即任何DAC 都存在SINC(sin(x)/x)滾降，隨著頻率升高，這個問題將使所產生的信號衰減。這種滾降在采樣頻率(fs)處有一個零點，從而不可能產生一個準確出現在采樣頻率上的信號。所產生的信號隻是一個DC電壓。對於實際應用而言，大約60%的奈奎斯特區域(DC至fs/2)沒有很大的SINC衰減，而可被利用。如果0dB是DC時的信號電平，那麼在60%奈奎斯特頻率處
，信號電平會下降6dB。人們常常在數字域實現這種滾降的反向補償
，以糾正所產生信號的自然滾降。這使DAC能夠產生隨頻率變化具恒定幅度的波形。如果使用更高速度的DAC，那麼SINC函數的滾降會隨DAC輸出頻率的升高而減輕。
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相位噪聲

zaixinhaofashengyingyongzhong，lingyigexuyaokaolvdezhongyaoyinsushishuchudexiangweizaosheng。shuchuxinhaozhongchuxiandexiangweizaoshengxianzhixinhaozhijiandejiange

，qiekenengxianzhikeyishixiandetiaozhijieshu。zaixinhaofashengguochengzhong，xiangweizaoshengyueda
，suochanshengxinhaodeSNR就jiu越yue低di，其qi誤wu碼ma率lv也ye就jiu越yue高gao。抖dou動dong可ke用yong來lai衡heng量liang信xin號hao在zai時shi間jian域yu的de過guo零ling準zhun確que度du。一yi個ge完wan美mei的de信xin號hao會hui在zai每mei個ge周zhou期qi中zhong的de相xiang同tong時shi點dian過guo零ling。實shi際ji上shang，這zhe些xie過guo零ling點dian在zai時shi間jian上shang會hui有you一yi定ding的de分fen散san性xing。如ru果guo這zhe種zhong分fen散san性xing轉zhuan換huan到dao頻pin率lv域yu
，就jiu可ke以yi看kan到dao在zai基ji音yin周zhou圍wei以yi頻pin譜pu泄xie漏lou形xing式shi出chu現xian的de相xiang位wei噪zao聲sheng。如ru果guo有you幾ji個ge音yin調tiao相xiang互hu靠kao近jin，那na麼me某mou個ge音yin調tiao的deSNR可(ke)能(neng)因(yin)其(qi)相(xiang)鄰(lin)音(yin)調(tiao)的(de)頻(pin)譜(pu)泄(xie)漏(lou)而(er)劣(lie)化(hua)，這(zhe)會(hui)使(shi)信(xin)號(hao)誤(wu)碼(ma)率(lv)變(bian)差(cha)，降(jiang)低(di)所(suo)產(chan)生(sheng)信(xin)號(hao)的(de)準(zhun)確(que)度(du)。通(tong)過(guo)降(jiang)低(di)在(zai)所(suo)產(chan)生(sheng)信(xin)號(hao)中(zhong)引(yin)入(ru)的(de)相(xiang)位(wei)噪(zao)聲(sheng)
，可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)這(zhe)種(zhong)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)損(sun)失(shi)。

避(bi)免(mian)給(gei)信(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)係(xi)統(tong)引(yin)入(ru)相(xiang)位(wei)噪(zao)聲(sheng)的(de)最(zui)簡(jian)單(dan)方(fang)法(fa)，是(shi)用(yong)一(yi)個(ge)相(xiang)位(wei)噪(zao)聲(sheng)極(ji)低(di)的(de)時(shi)鍾(zhong)來(lai)啟(qi)動(dong)。相(xiang)位(wei)噪(zao)聲(sheng)較(jiao)低(di)的(de)時(shi)鍾(zhong)傳(chuan)遞(di)給(gei)所(suo)產(chan)生(sheng)信(xin)號(hao)的(de)相(xiang)位(wei)噪(zao)聲(sheng)較(jiao)低(di)。還(hai)有(you)一(yi)點(dian)很(hen)重(zhong)要(yao)，加(jia)在(zai)所(suo)產(chan)生(sheng)信(xin)號(hao)上(shang)的(de)時(shi)鍾(zhong)相(xiang)位(wei)噪(zao)聲(sheng)的(de)衰(shuai)減(jian)幅(fu)度(du)正(zheng)比(bi)於(yu)所(suo)產(chan)生(sheng)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)與(yu)時(shi)鍾(zhong)采(cai)樣(yang)速(su)率(lv)之(zhi)比(bi)。這(zhe)種(zhong)正(zheng)比(bi)關(guan)係(xi)意(yi)味(wei)著(zhe)，與(yu)通(tong)過(guo)用(yong)高(gao)采(cai)樣(yang)頻(pin)率(lv)時(shi)鍾(zhong)產(chan)生(sheng)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)相(xiang)比(bi)，如(ru)果(guo)用(yong)同(tong)樣(yang)的(de)時(shi)鍾(zhong)產(chan)生(sheng)低(di)頻(pin)信(xin)號(hao)，就(jiu)會(hui)在(zai)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)上(shang)產(chan)生(sheng)較(jiao)小(xiao)的(de)相(xiang)位(wei)噪(zao)聲(sheng)。如(ru)果(guo)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)頻(pin)譜(pu)很(hen)寬(kuan)
，那(na)麼(me)相(xiang)對(dui)於(yu)較(jiao)低(di)頻(pin)率(lv)端(duan)
，所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)信(xin)號(hao)在(zai)頻(pin)譜(pu)高(gao)端(duan)會(hui)有(you)更(geng)大(da)的(de)相(xiang)位(wei)噪(zao)聲(sheng)。


LTC6946是一款頻率合成器，不用外部VCO就可產生從370MHz直至5.7GHz的信號。該器件具備卓越的相位噪聲性能和非常低的寄生分量，適合作為信號發生應用的時鍾源使用。用LTC6946驅動LTC2000高速DAC時，所產生的相位噪聲足夠低，適合大多數要求嚴苛的信號發生應用。LTC6946含有一個內部VCO，可在便利性和相位噪聲之間做出權衡。如果使用LTC6945和一個外部VCO，還能實現更低的相位噪聲。就LTC6945和LTC6946頻率合成器而言，起主導作用的相位噪聲源是VCO。在產生65MHz輸出音調時，LTC2000在1MHz偏移有-165dBc/rHz附加噪聲。這確保與LTC2000本(ben)身(shen)的(de)附(fu)加(jia)性(xing)相(xiang)位(wei)噪(zao)聲(sheng)相(xiang)比(bi)，時(shi)鍾(zhong)相(xiang)位(wei)噪(zao)聲(sheng)起(qi)主(zhu)導(dao)作(zuo)用(yong)。為(wei)了(le)避(bi)免(mian)其(qi)他(ta)噪(zao)聲(sheng)導(dao)致(zhi)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)劣(lie)化(hua)，在(zai)模(mo)擬(ni)輸(shu)出(chu)電(dian)路(lu)部(bu)分(fen)應(ying)該(gai)注(zhu)意(yi)使(shi)用(yong)恰(qia)當(dang)的(de)布(bu)局(ju)方(fang)法(fa)。

恰當的RF布局

設計印刷電路板時，如果沒有采用恰當的設計及布局規則
，那麼使用高性能DAC和時鍾源的好處就會大打折扣。如果沒有恰當的對稱性、旁路和勢壘
，所產生的模擬輸出波形就有可能出現誤差
，還可能引入噪聲及其他寄生分量。圖1顯示了LTC2000的典型原理圖。就直至500MHz的信號而言，LTC2000的噪聲頻譜密度好於158dBm/rHz，這有助於在很寬的信號頻率範圍內保持很高的信噪比。該器件的無寄生動態範圍(SFDR)直至500MHz均好於74dB，而對於直至1GHz的輸出頻率而言
，SFDR則好於68dB。為了最大限度提高LTC2000的性能，需要進行恰當的布局。DAC的de輸shu出chu應ying該gai作zuo為wei一yi個ge差cha分fen對dui來lai對dui待dai

，並bing盡jin可ke能neng以yi對dui稱cheng的de路lu徑jing傳chuan送song。輸shu出chu網wang絡luo中zhong的de任ren何he非fei對dui稱cheng性xing都dou可ke能neng導dao致zhi差cha分fen信xin號hao之zhi間jian出chu現xian壓ya差cha。這zhe種zhong電dian壓ya差cha將jiang導dao致zhi共gong模mo幹gan擾rao，進jin而er在zai輸shu出chu頻pin譜pu中zhong產chan生sheng不bu想xiang要yao的de失shi真zhen和he噪zao聲sheng。通tong過guo使shi每mei個ge輸shu出chu的de傳chuan輸shu線xian實shi現xian對dui稱cheng性xing，可ke以yi避bi免mian這zhe種zhong幹gan擾rao。

可以通過通孔以及良好的布局保護模擬輸出免受幹擾信號影響。信號發生DAC有3個端口，並帶來了布局挑戰：時鍾輸入
、monishuchuheshujushuru。ruguoshujushuruzouxiankaojinshuchuhuoshizhong，nameshujuxinhaohuiouhedaozhexiexinhaozhong
，zaishuchupinpuzhongyinqizasanzaosheng。leisidi，ruguoshizhongxinhaoyouyubuliangbujuerouhedaomonishuruzhong，jiuhuiyingxiangsuochanshengxinhaodewanzhengxing。shejidianlubanshi，tongguozaishuzidianlu、時鍾信號和模擬輸出電路之間設置恰當的勢壘，可以使DAC實現最高性能。恰當的做法是
，在不同的層上傳送數字信號

、時鍾信號和模擬輸出，以最大限度降低這些信號之間的相互影響。圖2顯示了LTC2000的布局，同時顯示了怎樣隔離數字信號、時鍾信號和模擬輸出。在該圖中
，數字走線布設在電路板內層上
，僅通過通孔連接到LTC2000焊(han)盤(pan)。時(shi)鍾(zhong)走(zou)線(xian)非(fei)常(chang)短(duan)，由(you)通(tong)孔(kong)包(bao)圍(wei)以(yi)隔(ge)離(li)信(xin)號(hao)，而(er)且(qie)不(bu)會(hui)布(bu)設(she)在(zai)數(shu)字(zi)走(zou)線(xian)或(huo)模(mo)擬(ni)輸(shu)出(chu)旁(pang)邊(bian)。輸(shu)出(chu)走(zou)線(xian)要(yao)盡(jin)可(ke)能(neng)對(dui)稱(cheng)
，並(bing)由(you)保(bao)護(hu)模(mo)擬(ni)輸(shu)出(chu)免(mian)受(shou)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)影(ying)響(xiang)的(de)勢(shi)壘(lei)包(bao)圍(wei)。遵(zun)循(xun)這(zhe)些(xie)布(bu)局(ju)指(zhi)導(dao)原(yuan)則(ze)並(bing)采(cai)用(yong)幹(gan)淨(jing)的(de)采(cai)樣(yang)時(shi)鍾(zhong)，LTC6946和LTC2000就能產生非常幹淨的波形，滿足要求最嚴苛的信號發生應用的需求。

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