信号源在电子产品测试中是非常重要的工具,采用 FPGA+高速 DAC 的方式生成任意波形(AWG)是目前的主要方式,它不仅可以生成非常高精度的任意频率的任意波形,同时还能够通过 FPGA 的逻辑实现各种调制、滤波等数字信号处理功能,因此 DDS 对于电子系统的测试、通信传输以及了解信号的链路构成都非常重要。

 

DDS 的典型系统构成如下图所示,其核心的器件就是 FPGA 和高速的 DAC。如果能够产生信号频率在 20MHz 以内的信号已经可以满足行业里 80%的应用场景,这样的系统构成也相对比较便宜。

 

 

在选用高速 DAC 时需要考虑的因素如下:

 

  • 转换速率 Fsampling - 直接决定了生成模拟信号的频率范围;

 

  • 分辨率,也就是 DAC 的位数 / 精度,一般并行的高速 DAC 主要有 8、10、12、14、16 位,位数越多也        就是采样精度越高,生成模拟信号的信号与杂波的比例越高,我们用 SFDR 这个指标来表示;

 

  • 供电电压 - 目前一般的 DAC/ADC 器件采用+3.3V 供电,较早的器件也有采用+5V 供电的,当然也有         两路供电,比如+1.8V/3.3V,这个要根据系统中其它器件的供电情况来选用。最好采用的供电电压在        板上已经有,不要专门为这一个器件设计专门的电路给这颗 DAC 供电,以降低系统的整体成本;

 

  • 功耗 - 这在便携式仪器中尤其重要,低功耗器件对于器件的稳定性也有好处,毕竟功耗太大会以热量        的方式在产品狭小的空间中对器件的寿命不利;

 

  • 接口方式 - 高速的 DAC 一般有 CMOS 并行接口以及高速串行接口方式,比如采用 LVDS,因为 LVDS 用        的管脚少,差分传输有较高的共模信号抑制能力,适合更高速的数据传输,当然这个也要看跟 DAC 进        行数字接口的其它器件是否具有相应的接口方式;

 

  • 封装 - 根据板卡上对空间的要求、焊接的难易程度以及价格来综合考虑;

 

  • 价格 - 产品卖得就是性价比,我们对比价格的时候一定要对比不同的量的时候的价格,由于大批量期        货的价格需要产品上量的时候才能知道,有了量也好跟供应商进行谈,所以大批量的价格是很难对比        的,但可以考察各个器件在 1K 量的时候的价格,相对来讲可以做参考;

 

  • 是否有参考设计? - 参考设计可以帮助我们在选型的时候做完整的评估以及摸清楚一些未知的问题。

 

我们以要产生最高为 20MHz 的任意波形的模拟信号为例,看看可供选用的 DAC 都有哪些。如果要产生 20MHz 以内的模拟信号,因此我们需要转换频率为 200Msps,为实现一定的模拟信号的 SFDR,并考虑到系统的成本,我们希望 DAC 的分辨率为 10 位 -14 位。

 

下面表格列出了为能够满足系统需求的主要的器件型号,它们分别来自Analog DevicesTexas InstrumentsMaxim Integrated。这个表格列出了高速 DAC 的关键参数指标,可以方便对比。

 

厂商 型号 转换率 @3.3V 分辨率 供电电压 功耗 接口方式 封装 价格(1k) 参考设计
Analog Devices AD9740 210Msps 10bits 2.7V-3.6V 145mW 并行

28 SOIC/28 TSSOP/32 LFCSP

$4.68 AD9740ACP-PCBZ
Analog Devices AD9742 210Msps 12bits 2.7V-3.6V

145mW

并行

28 SOIC/28 TSSOP/32 LFCSP

$6.82

AD9742ACP-PCBZ

Analog Devices AD9744 210Msps 14bits 2.7V-3.6V 145mW 并行

28 SOIC/28 TSSOP/32 LFCSP

$8.43

AD9744ACP-PCBZ

Texas Instruments DAC900 165Msps 10bits 2.7V-5.5V 170mW 并行 28 TSSOP $5.14 DAC900EVM
Texas Instruments DAC902 165Msps 12bits 2.7V-5.5V 170mW 并行 28 TSSOP $6.60 EAC902EVM
Texas Instruments DAC904 165Msps 14bits 2.7V-5.5V 170mW 并行 28 TSSOP $8.95

DAC904EVM

Maxim Integrated MAX5883 200Msps 12bits 3.1V-3.45V 132mW 并行 48 QFN $7.34  
Maxim Integrated MAX5884 200Msps 14bits 3.1V-3.45V 134mW 并行 48 QFN $9.47  
  • 28 TSSOP 9.7mm * 6.4mm
  • 28 SOIC: 18mm * 10.6mm
  • 32 LFCSP5mm*5mm
  • 48 QFN: 7mm*7mm