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hb通道是什么AD9125 DAC芯片详解:配置与数字数据路径

最近在调试AD9125芯片,边调试边记录呀,板子硬件上也发现了不少的问题,哎,问题多多。

  1. 灵活的CMOS接口,允许双字、字、字节,负载单载波W-CDMA,ACLR=80dBC,122.88Mhz,AD9125是一个双通道、16bit,高动态范围DAC模数转换器,提供1000MSPS的采样率。

  2. 串行配置内部寄存器的时序(默认采用MSB First,SDIO和SDO线都使用):SCLK最大40Mhz
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  3. 关于寄存器的详细可参见手册。

  4. AD9125 输入数据端口由数据时钟(DCI),数据总线和FRAME 信号组成。数据端口可配置为以三种模式运行:双字模式,字模式和字节模式。在字节和字模式中,需要 FRAME 信号来控制哪个 DAC 接收数据。在双字模式下,不需要 FRAME 信号,因为每个 DAC都有一个专用总线。
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  5. 数字接口端口的时序图如下所示,数据总线的采样点发生在 DCI 信号的下降沿,并具有 2.1 ns 的不确定性,D [31: 0]和 FRAME 信号在整个采样间隔内必须有效:
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  6. FIFO操作:AD9125 内置一个 2 通道, 16 位宽, 8 字深的 FIFO,旨在调节到达 DAC 输入端口的数据与内部 DAC 数据速率时钟之间的时序关系。 FIFO 充当缓冲器,处理数据源和 DAC 之间的时序变化。为获得最佳时序裕量, FIFO 电平应保持接近半满,写指针和读指针值之间的差值为 4 。
    FIFO的读FIFO时钟 = DACCLK / 插值
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  7. 数字数据路径:数据的路径包括预调制块,三个半带内插滤波器,具有精细分辨率 NCO 的正交调制器,相位和偏移调整块以及反 sinc 滤波器。数字数据路径接受 I 和 Q 数据流并将它们作为正交数据流处理。当输入数据流表示为复数数据时,可以使用信号处理块。数据路径也可用于处理表示两个独立实际数据流的输入数据流,但功能受到一定限制。可以使用预调制模块,以及任何非移位插值滤波器模式。
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    1). 预调制模块 将输入波形的数字上变频为输入数据速率 fDATA 的 1/2。这可以将基带输入数据频移到插值滤波器的通带的中心。
    2). 插值滤波器 三个插值滤波器中的每一个都提供2倍输出数据速率的插值,半带(HB)滤波器可以单独旁路或级联,以提供 1 倍、 2 倍、4 倍或 8 倍的插值比。

a).半带滤波器 1(HB1的带宽= 0.8×fIN1)
HB1 有四种操作模式,由两个因素区分:滤波器中心频率和输入信号是否由滤波器调制。每个模式的中心频率偏移滤波器的输入数据速率(fIN1)的 1/2。模式 0 和模式 1 不调制输入信号。模式 2 和模式 3 通过 fIN1 调制输入信号。当 HB1 在模式 0 和模式 2 下工作时, I 和 Q 路径独立工作,并且不会在通道之间混合数据。当 HB1 在模式 1 和模式 3 下工作时,会在 I 和 Q 路径之间混合数据;因此,输入到滤波器的数据被假定为混合的
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b).半带滤波器 2(HB2的带宽= 0.5×fIN2)
HB2 和HB3有八种操作模式,由两个因素区分:滤波器中心频率和输入信号是否由滤波器调制。每种模式的中心频率偏移滤波器输入数据速率(fIN2)的 1/4。模式 0 至模式 3 不调制输入信号。模式 4 到模式 7 通过 fIN2 调制输入信号。当 HB2 在模式0 和模式 4 下工作时, I 和 Q 路径独立工作,并且不会在通道之间混合数据。当 HB2 在其他六种模式下工作时,会在 I 和 Q 路径之间混合数据;因此,输入到滤波器的数据被假定为复杂的。
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c).半带滤波器 3(HB3的带宽= 0.4×fIN3)
HB3 有八种工作模式,功能与 HB2 相同。 HB2 和 HB3 之间的主要区别是滤波器带宽,每种模式的中心频率偏移滤波器输入数据速率(fIN2)的 1/8。
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3) . nco 调制
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数字正交调制器利用数控振荡器,移相器和复合调制器来提供通过可编程载波信号调制信号的装置。正交调制器用于将 NCO 产生的载波信号与 I 和 Q 信号混合。NCO 产生正交载波信号,以将输入信号转换为新的中心频率。复载波信号是一对相同频率的正弦波形,彼此偏移90°。复载波信号的频率通过寄存器 0x30 至寄存器 0x33 中的FTW [31: 0]设置。NCO 工作频率fNCO 为 fDATA(HB1 旁路)或2 fDATA(HB1 使能)*。复载波信号的频率可以从 dc 到 fNCO 设置。频率调谐字(FTW)计算如下:
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写入时,频率调谐字寄存器不会立即更新为其他配置寄存器。在使用所需值加载 FTW 寄存器后,寄存器 0x36 的位 0必须从 0 转换为 1,以使新 FTW 生效。
4).配置 AD9125 数据路径首先要考虑输入数据速率,插值比,输出信号带宽和输出信号中心频率的应用要求。鉴于这四个参数,配置数据路径的第一步是验证设备是否支持带宽要求。然后选择插值滤波器的模式。最后,确定任何附加的频率偏移要求,并应用预调制和 NCO 调制。

  1. 直流电流输出
    因为 DAC 偏移值从 0 扫描到 65,535。 IOUTxP和 IOUTxN 是互补电流输出, IOUTxP的总和和 IOUTxN 始终为 20 mA。
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    在code=0x8000时输出的电流最小。
    满量程电流方程式中,其中 DAC 增益分别为寄存器 0x40 和寄存器 0x44 中的 I 和 Q DAC 设置:
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    DAC 的满量程电流通常为 20.16 mA。 DAC 满量程电流可在 8.66 mA 至通过设置 DAC 增益代码为 31.66 mA:
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  2. 输入时钟配置
    AD9125 DAC 采样时钟(DACCLK)可直接采用或通过时钟倍频提供。时钟倍增采用片上锁相环(PLL)。第二种模式绕过时钟倍频器电路,并允许 DACCLK 直接提供给 DAC 内核。该模式使用户能够将非常高质量的时钟直接提供给 DAC 内核。
    将PLL 使能位(寄存器 0x0A 的位 7)设置为 0.这将关闭内部PLL 时钟倍频器,并选择 DACCLKP 和 DACCLKN 引脚的输入作为内部 DAC 采样时钟源。当 PLL 使能位(寄存器 0x0A 的位 7)设置为 1 时,时钟倍频电路从较低速率的 REFCLK 输入产生DAC 采样时钟。
    VCO:
    fVCO = fREFCLK ×(N1 ×N0)
    DAC 采样时钟频率 fDACCLK 等于:
    fDACCLK = fREFCLK ×N1
    其中:1.0Ghz <= fVCO <= 2.1Ghz
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  3. 温度感应器
    AD9125 具有基于二极管的温度传感器,用于测量芯片的温度。温度读数通过寄存器 0x49 和寄存器 0x4A 访问。模具的温度可以通过计算:
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    其中 TDIE 是 oC 中的芯片温度。温度精度典型值为±5℃。如果已知设备的功耗,则可以估算环境温度。例如,如果器件功耗为 800 mW 且测得的芯片温度为 50℃,那么环境温度可以计算为:
    TA = TDIE – PD × TJA = 50 – 0.8 × 20.7 = 33.4°C
    其中:
    TA 是 ℃中的环境温度。
    TDIE 是℃ 中的芯片温度。
    PD 是功耗。
    TJA 是 AD9125 从结到环境的热阻,如表 7 所示。
    要使用温度传感器,必须通过将寄存器 0x01 的位 4 设置为 0来使能温度传感器。此外,为了获得准确的读数,范围控制寄存器(寄存器 0x48)应设置为 0x02。

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