一、背景
明德?lián)P(MDY)在2022年承擔(dān)了多個高速ADC研發(fā)項(xiàng)目，今天給大家分享AD9747混合模式的作用。在ADDA系統(tǒng)中，AD前端采集到的帶通信號，經(jīng)FPGA做數(shù)字信號處理后通過DAC進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出。AD輸出采用欠采樣模式，F(xiàn)PGA數(shù)字信號處理的時(shí)鐘與AD時(shí)鐘相等，而DA的時(shí)鐘需要2倍以上的AD時(shí)鐘。
二、AD9747正常模式和混合模式對比
由于被采樣的信號是一個頻帶信號，即使采樣速率不滿足奈奎斯特采樣定律（即2倍最大頻率）也是可以在數(shù)字域通過算法將信號重建。由于一般DA的工作模式是直通模式（也就是AD9747的NORMAL模式），根據(jù)奈奎斯特采樣定律可以畫出該模式下的傳輸函數(shù)，如圖1中的藍(lán)色曲線（NORMAL）：
圖1 不同模式下DA的傳輸函數(shù)曲線
假設(shè)現(xiàn)在使Fs=62MHz，去輸出我們的頻帶信號，那么很顯然，輸出頻帶信號的頻譜越接近Fs的部分就越會被削弱的厲害，實(shí)際也做了測試，如圖2所示：
圖2 NORMAL模式下，信號46.52MHz±10.23MHz
從圖像可以看出，DA輸出的包絡(luò)的右半部分被削的很厲害，因此可以得出結(jié)論：即使能在數(shù)字域?qū)⑿盘柾昝乐亟ǎ灰狣A工作在直通模式，且不滿足奈奎斯特采樣定律的情況下，那么DA輸出的包絡(luò)肯定會失真。所以想要在此模式下保證包絡(luò)不失真，就必須要將DA的時(shí)鐘增大，使其滿足奈奎斯特采樣定律。
在混合模式中，其工作方式為：信號經(jīng)過DAC采樣后產(chǎn)生兩路信號，其中一路是DAC輸出信號的反向輸出，另一路是DAC輸出信號的延時(shí)輸出，這兩個信號通過一個高速電子開關(guān)合成，形成如圖3所示的波形：
圖3 混合模式下DAC的輸出波形
可以看出，在DAC采樣時(shí)鐘的前半個周期內(nèi)輸出了采樣數(shù)據(jù)正的幅值，后半周期輸出采樣信號負(fù)的賦值，這樣能更好的加強(qiáng)信號的高頻成分。其傳輸曲線如圖1中的綠色曲線（MIX）所示。
假設(shè)DAC的采樣時(shí)鐘是62MHz，要輸出的頻帶信號的中心頻點(diǎn)為46.52MHz，正好在該傳輸曲線的最高點(diǎn)，也就是0.75Fs處。在整個帶內(nèi)的增益（帶寬20MHz，0.58Fs~0.91Fs）也是相對平坦的。最高點(diǎn)處的增益小了約2.5dB，因此最終在測量直通時(shí)的增益理論上也會減少。后期可以通過增加數(shù)字域的增益來彌補(bǔ)這個問題。
綜上所述，AD9747的混合模式可以使AD、FPGA、DA使用同一個頻率的時(shí)鐘，這樣可以帶來以下幾點(diǎn)好處：
① DA時(shí)鐘頻率降低，功耗也會降低；
② 時(shí)鐘系統(tǒng)可以直接使用時(shí)鐘分配器，將一路輸入時(shí)鐘分配至各個模塊，而不需要使用鎖相環(huán)芯片。
溫馨提示：明德?lián)P擅長的項(xiàng)目主要包括的方向有以下幾個方面：
1. MIPI視頻拼接
2. SLVS-EC轉(zhuǎn)MIPI接口(IMX472 IMX492)
3. PCIE采集系統(tǒng)
4. 圖像項(xiàng)目
5. 高速多通道ADDA系統(tǒng)
6. 基于FPGA板卡研發(fā)
7. 前端模擬采集、射頻、電荷靈敏前置放大器
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