簡介
AD5767是一款16通道、12位denseDAC?數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，采用2.5 V外部基準(zhǔn)電壓源，經(jīng)配置可產(chǎn)生最小電壓?20 V到最大電壓+14 V的多種輸出電壓范圍，同時提供每通道最高20 mA的輸出電流。
AD5767的推薦用途是偏置磷化銦Mach Zehnder調(diào)制器(InP MZM)，它是光通信中常用的調(diào)制器。
由于物理應(yīng)力或老化效應(yīng)等原因，InP MZM的最優(yōu)直流偏置點(diǎn)會改變。為了找到最優(yōu)直流偏置點(diǎn)并使調(diào)制器保持完全正交，可將一個擾動信號應(yīng)用于偏置輸入電壓。
為此，AD5767集成了一個功能，其允許將一個10 kHz到100 kHz的低頻低壓擾動信號疊加于DAC產(chǎn)生的直流信號之上，從而減少物料(BOM)和印刷電路板(PCB)面積，簡化系統(tǒng)設(shè)計。
本應(yīng)用筆記的目的是討論擾動的不同工作模式，以及使能或禁用此功能的最佳方法。
圖1顯示了AD5767的框圖。
圖1.AD5767功能框圖
目錄
修訂歷史
2017年3月—修訂版0：初始版
AD5767中的擾動詳情
如何應(yīng)用擾動及控制模式
AD5767有兩個獨(dú)立的輸入擾動引腳N0和N1，它們通過多路復(fù)用器內(nèi)部連接到各通道的內(nèi)部輸出緩沖器。可以禁用所有DAC輸出通道的輸入擾動引腳，或者使能任意DAC通道輸出的輸入擾動引腳，每通道最多提供20 mA輸出電流。利用命令x9和命令xA，可以選擇擾動輸入信號并將其應(yīng)用于DAC輸出通道。
一次只能將一個擾動輸入信號應(yīng)用于各DAC輸出通道。
利用帶寬為90 kHz（從10 kHz到100 kHz）的有源帶通濾波器(BPF)，N0和N1輸入擾動信號引腳經(jīng)過內(nèi)部緩沖以使輸入電流最小化，如圖8所示。
允許的擾動信號最大幅度為250 mV p-p，最大峰值電壓為AVCC，如圖2所示。
圖2.用于擾動的最大電壓
只要輸入頻率在BPF的帶寬范圍內(nèi)，AD5767便可接受任何類型的交流波形作為擾動輸入信號；否則濾波器會增加額外的失真。
各通道的擾動輸入信號可以單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整和相移，然后再應(yīng)用于選定的DAC輸出通道。
利用命令xC或命令xD，可以將擾動信號幅度調(diào)整到25%、50%、75%或保持原始幅度不變。各輸出通道可以選擇相應(yīng)的衰減因數(shù)。
利用命令xB寫入內(nèi)部反轉(zhuǎn)擾動寄存器，可以將輸入擾動信號相位反轉(zhuǎn)180°。
運(yùn)行過程中隨時可以更改外部擾動信號的增益、相位和可用性。
圖3.AD5767擾動架構(gòu)
監(jiān)控擾動
AD5767集成一個16:1內(nèi)部多路復(fù)用器。任何時候利用命令x0寫入內(nèi)部監(jiān)控復(fù)用控制寄存器，便可通過此多路復(fù)用器選擇要通過MUX_OUT引腳監(jiān)控的DAC輸出通道。
要禁用多路復(fù)用器，須將監(jiān)控復(fù)用控制寄存器中的VOUT_SEL位清零。
內(nèi)部監(jiān)控復(fù)用器無內(nèi)部緩沖；因此，建議使用外部緩沖器以使所選監(jiān)控通道的負(fù)載效應(yīng)最小化，因?yàn)镸UX_OUT引腳上的任何外部電流都會影響所監(jiān)控的DAC通道。
DAC輸出效應(yīng)
使能擾動時，必須考慮一系列效應(yīng)，因?yàn)槟承┒A效應(yīng)可能影響輸出通道。
擾動使能或禁用的能量瞬變
當(dāng)選定通道中的擾動使能或禁用時，擾動開關(guān)會向DAC輸出緩沖器注入能量，故而在選定DAC輸出通道上可看到一系列快速瞬變。
圖4.±5 V下的擾動使能瞬變能量
圖5.±5 V下的擾動禁用瞬變能量
此外，由于內(nèi)部數(shù)字走線之間的耦合，非選定DAC輸出中也可觀測到一些快速瞬變，如圖6所示。
圖6.擾動使能或禁用在鄰道中的串?dāng)_
為使性能最優(yōu)，建議在配置AD5767輸出范圍之前配置擾動輸入（因?yàn)檩敵鰰槲坏紸GND），并在配置電壓范圍之后應(yīng)用擾動信號。
直流偏移
擾動音信號增加到DAC輸出通道上會使此DAC的輸出電壓略有提高。這種現(xiàn)象的原因是擾動緩沖器會向DAC輸出緩沖器注入電流。
圖7顯示了使能擾動信號對DAC輸出電壓的影響。
圖7.VOUT使能毛刺和直流失調(diào)增量
如果在上電時使能擾動，擾動緩沖器產(chǎn)生的直流失調(diào)可以計算為失調(diào)誤差的增量。
幅度衰減和相移
擾動輸入引腳N0和N1集成了有源帶通濾波器，用以濾除擾動直流電壓并防止DAC輸出緩沖器不穩(wěn)定。其下截止頻率為10 kHz，上截止頻率為100 kHz。
對于選定輸出電壓范圍，衰減和相移與輸入擾動傳遞函數(shù)有一定的依賴關(guān)系。圖8和圖9顯示了±5 V輸出電壓范圍的典型性能。
圖8.擾動輸入至DAC輸出衰減與頻率的關(guān)系（±5 V范圍和0 V至-10 V范圍）
圖9.AD5767擾動輸入至DAC輸出相移與頻率的關(guān)系
串?dāng)_
一個通道應(yīng)用擾動音時，相鄰?fù)ǖ乐锌捎^測到串?dāng)_。傳輸?shù)洁彽赖拇當(dāng)_幅度取決于施加于這些通道的不同擾動音信號。
圖10.擾動串?dāng)_
總諧波失真(THD)
圖11顯示了AD5767中多個內(nèi)部緩沖器上的輸入擾動信號的總諧波失真。
圖11.10 kHz輸入擾動信號的THD性能
獲得最佳性能的最佳做法
使用擾動功能時，為使AD5767 DAC發(fā)揮最佳性能，首先應(yīng)初步配置擾動，然后消除輸出到地的箝位。
利用推薦的擾動功能操作順序操作AD5767能將擾動功能使能或禁用時DAC輸出上的瞬變幅度降至最小。
擾動的推薦配置如下：
1. 當(dāng)AD5767上電時，利用命令x9、命令xA、命令xB、命令xC和命令xD配置輸入擾動信號。
2. 配置AD5767為正常工作模式，然后將擾動信號應(yīng)用于輸入引腳。要將AD5767配置為正常工作模式，須利用命令x4配置范圍寄存器，以消除AD5767上的輸出箝位。
3. 完成最后的擾動配置，應(yīng)用N0和/或N1輸入擾動信號。
當(dāng)在配置范圍寄存器之前對DAC輸出應(yīng)用擾動信號時，瞬變會被注入DAC輸出。將擾動信號的直流分量限制在1 V以下有助于降低瞬變幅度，但必須注意，這種工作模式不推薦使用。