16 bitů i 2,5 Gsps – taktování špičkových DAC nezná kompromisy

Spolu se svými 2,5 Gsps nabízí 16bitový D/A převodník LTC®2000 znamenité AC parametry. V řadě aplikací s takovými DAC totiž budou vlastnosti, jako je fázový šum, hustota NSD (Noise Spectral Density) a dynamický rozsah SFDR (Spurious Free Dynamic Range), hrát klíčovou roli při zvyšování maximálního počtu možných kanálů v zamýšleném pásmu bez současného snižování odstupu SNR (Signal to Noise Ratio). Abychom dosáhli nejlepšího možného odstupu od šumu a dalších nežádoucích harmonických produktů, budeme muset vysokorychlostním D/A převodníkům zajistit skutečně „čisté“ taktování. Pokud jako zdroj taktu pro obvod LTC2000 použijeme PLL syntezátor LTC6946 s mimořádně vysokými odstupy od šumu a dalších nechtěných produktů, zlepšíme vlastnosti systému maximální možnou měrou – viz obr. 1.

Vysokorychlostní DAC a jeho 16 bitů

Vysoká spektrální čistota a nízký šum činí z obvodu LTC2000 vynikající generátor signálu. Aditivní fázový šum LTC2000 na skvělé úrovni –165 dBc/Hz pro 1 MHz a –147 dBc/Hz na 10 kHz zachycuje v případě výstupních 65 MHz obr. 2. Pro výstupní kmitočty až do 100 MHz pak bude mít obvod LTC2000 hustotu NSD lepší než –166 dBm/Hz a rozsah SFDR lepší než 76 dB. Pro ještě větší frekvence výstupu až do 1 GHz zůstává SFDR větší než 68 dB a NSD pod -155 dBm/Hz. Takové výsledky si však žádají takt s odpovídající hladinou šumu, vysokou spektrální čistotou a také perfektně zvládnutou otázkou jitteru.

Frekvenční syntezátor jako zdroj taktu

Obvod LTC6946 je kmitočtový syntezátor (integer-N) s integrovaným oscilátorem řízeným napětím VCO dodávající signály od 370 MHz až do 6,39 GHz. Vzhledem k tomu, že nabízí vynikající výsledky ve věci fázového šumu a také velmi malý podíl dalších nežádoucích složek, bude ideálním řešením pro taktování obvodu LTC2000 na 2,5 GHz. Ve snaze o dosažení nízkošumového výstupu s čistým spektrem může budit LTC2000 přímo a bez filtrace.

LTC2000 dělí hodinový kmitočet fCLK na výstupní frekvenci fOUT. Tato operace způsobí, že se fázový šum hodin objevuje na výstupu D/A převodníku snížený o činitel 20 · log(fCLK/fOUT).

Celkový fázový šum na výstupu DAC pak bude spojením aditivního fázového šumu obvodu LTC2000 (obr. 2) a zeslabeného fázového šumu obvodu LTC6946.

Abychom na výstupu D/A převodníku předešli zhoršení hustoty NSD, potřebujeme minimalizovat širokopásmový fázový šum nebo jitter takového taktu. Nízký obsah dalších nežádoucích složek na výstupu LTC6946 bude zase hrát klíčovou roli při udržení vysokého rozsahu SFDR na výstupu LTC2000.

Menší fázový šum rovněž znamená možnost těsnějšího rozvržení signálů generovaných obvodem LTC2000. To pak umožňuje v rámci dané šířky pásma přenášet i více informací. S nižší úrovní fázového šumu se celkový odstup SNR v systému zvyšuje, což dále zlepšuje integritu signálu pocházejícího z obvodu LTC2000.

Závěr

Fázový šum obvodu LTC2000 bude při taktování z LTC6946 zachycen na obr. 3 (jediné postranní pásmo). Oba obvody spolu dobře fungují a zajišťují přitom čistý hodinový signál, který maximální možnou měrou napomáhá zlepšení parametrů D/A převodníku.

Pokud jde o fázový šum a další nechtěné harmonické produkty, může kombinace LTC2000 a LTC6946 nabídnout vlastnosti srovnatelné s nejlepšími signálovými generátory.

Více informací o obvodech LTC2000 a LTC6946 stejně jako o dalších produktech společnosti Linear Technology naleznete na webu www.linear.com.