DAC与ADC

  以其DAC和ADC而闻名的ADI公司生产用于移动电话和基站、仪器设备和嵌入式系统的元件。产品工程师Justin Munson和Gina Colangelo需要对高速DAC进行测试。Munson专注于那些使用低压差分信号(LVDS)数字输入的元件,而Colangelo则专注于使用单端、CMOS数字输入的DAC。

  最近,Munson刚刚完成对AD9736的评估,它是一个1.2Gsps的14位DAC。目前,他正在对一个更加高速的元件进行评估。他需要测量噪声光谱密度(NSD)、总谐波失真、非寄生动态范围(SFDR)、互调失真(IMD)、相邻频道功率、位至位相位差、线性和功耗。测试信号包括单音和双音正弦波形。Agilent ParBERT可产生数字信号,并可提供14对差分信号。

  在对AD9736进行评估时,Munson分别以600Msps、800Msps、1Gsps和1.2Gsps的速度对器件进行了测试。在1Gsps测试中,Munson对ParBERT进行了编程,覆盖了从DC达490MHz的范围,正好是在500MHz的尼奎斯特(Nyquist)频率之下。

  “当你对运行速度超过1Gsps的DAC进行评估的时候,”Munson说,“你的评估板的布局非常关键。评估板或被测器件的隔离问题经常是很棘手的。一个评估板需要有良好的电源退耦装置,而其数字布线需要与模拟布线隔离开来。”

  例如AD9736这样的DAC就有不同的模拟输出,这将有助于最大限度地减少由接地环路引起的系统误差。这对那些把该器件用在系统内的工程师非常有益,但是它也导致了比单端输出测试更大的难度。Munson的评估中使用的是变压器负载而不是放大器负载。

  他说:“变压器负载使它对DAC的评估变得更加容易,因为它们可以将差分输出变成单端输出,而不必担心放大器输出级出现附加的非线性。”Munson发现,由于每个变压器的工作带宽的局限性,他需要一台以上的变压器对DAC进行充分的测试。

  对Colangelo来说,她评估的AD9779这样的DAC是采用单端CMOS输入的。她采用了与Munson一样的测量方法。“一些用户对高速LVDS接口的DAC还没有充分的认识,以至于他们选择了一个CMOS接口的DAC来增加数字功能,”Colangelo说。 LVDS接口的DAC的输入数据能够以高达300Msps的传输速率运行。为了产生单端测试信号,Colangelo使用了ADI公司开发的图形发生器。

  AD9779主要用于移动基站,它包括两个可以产生I/Q调制信号的DAC。用户能够关断器件来降低功耗,例如,当一部手机不发送信号时,就可以关断DAC核的供电。

  AD9779采用数字滤波器实现器件平滑的模拟输出。数字滤波器需要自身时钟,但是这些时钟可能增加DAC模拟输出的失真。将时钟与模拟电路隔离开来是集成电路设计人员和产品工程师面对的一个挑战。“我们不仅仅是对器件进行测试,”Colangelo说,“而且还要对评估板进行测试。如果你断掉一个器件的DAC部分的电源,而没有断掉数字控制部分的电源,那么在用一台频谱分析仪测量其输出时,你应该不会看见任何伪信号。否则,你的评估板就可能有问题。”

        在开始对一个DAC进行评估时,Munson和Colangelo采用了人工方法执行台式测试设备。“我们需要首先理解器件是如何工作的,”Colangelo说,“在这之后,我们才能进行自动化测试。我们也必须确保频谱分析仪不会在我们的测量过程中增加失真。”为了得到尽可能最佳的性能,他们使用了两台频谱分析仪来评估他们的DAC。“我们使用了一台高达100MHz的Rohde & Schwarz的频谱分析仪,”Colangelo表示,“在100MHz以上,我们又转而使用了一台Agilent的仪器。”

  Munson和Colangelo对元件功能及他们的评估板不会增加失真充满信心,之后他们运行了一系列自动测量。他们使用在National Instruments的LabView上编写的软件来控制图形发生器和频谱分析仪。利用台式测试设备,Munson和Colangelo将使用ATE系统进行一系列温度和电源电压方面许多相同的测量。


  ADC是ADI公司的另一类核心产品,由产品工程师Chris Carney对该类产品进行评估。他对这些具有差分LVDS和单端CMOS数字输出的ADC进行测试。

  “通常,350Msps是从CMOS到LVDS的转折点,”Carney说,“但是一些用户甚至想要以更低的速度实现LVDS输出。”那些在100Msps至200Msps速度条件下使用ADC的用户可能宁愿使用LVDS,因为其差分输出的电压摆幅更小。

  Carney的ADC评估板可连接到一个FIFO存储器板上。两种型号的存储器分别为16KB和32KB,这使他可以全速运行ADC,并在将数据传输到电脑之后进行脱机数据分析。像Munson和Colangelo一样,Carney在进行自动测量之前,先在台式设备上人工开始运行他的评估程序。

  他的FIFO板与被称为LabAlyzer的自主ADC测试软件一起运行,该软件是利用LabView编写的可执行程序。利用LabAlyzer,Carney配置了一个ADC,它可以对数据进行采集,并执行FFT来测量失真和积分非线性能力。他的任务之一是控制一个调节ADC输入偏置电压的寄存器。一旦他发现了最理想的偏置电压,设计工程师就可以为待生产的器件芯片中的这个电压进行设置。