一、背景
明德揚(MDY)在2022年承擔了多個高速ADC研發項目，今天給大家分享AD9747混合模式的作用。在ADDA系統中，AD前端采集到的帶通信號，經FPGA做數字信號處理后通過DAC進行數模轉換輸出。AD輸出采用欠采樣模式，FPGA數字信號處理的時鐘與AD時鐘相等，而DA的時鐘需要2倍以上的AD時鐘。
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），根據奈奎斯特采樣定律可以畫出該模式下的傳輸函數，如圖1中的藍色曲線（NORMAL）：
圖1 不同模式下DA的傳輸函數曲線
假設現在使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輸出的包絡的右半部分被削的很厲害，因此可以得出結論：即使能在數字域將信號完美重建，只要DA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輸出的包絡肯定會失真。所以想要在此模式下保證包絡不失真，就必須要將DA的時鐘增大，使其滿足奈奎斯特采樣定律。
在混合模式中，其工作方式為：信號經過DAC采樣后產生兩路信號，其中一路是DAC輸出信號的反向輸出，另一路是DAC輸出信號的延時輸出，這兩個信號通過一個高速電子開關合成，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采樣時鐘的前半個周期內輸出了采樣數據正的幅值，后半周期輸出采樣信號負的賦值，這樣能更好的加強信號的高頻成分。其傳輸曲線如圖1中的綠色曲線（MIX）所示。
假設DAC的采樣時鐘是62MHz，要輸出的頻帶信號的中心頻點為46.52MHz，正好在該傳輸曲線的最高點，也就是0.75Fs處。在整個帶內的增益（帶寬20MHz，0.58Fs~0.91Fs）也是相對平坦的。最高點處的增益小了約2.5dB，因此最終在測量直通時的增益理論上也會減少。后期可以通過增加數字域的增益來彌補這個問題。
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鐘，這樣可以帶來以下幾點好處：
① DA時鐘頻率降低，功耗也會降低；
② 時鐘系統可以直接使用時鐘分配器，將一路輸入時鐘分配至各個模塊，而不需要使用鎖相環芯片。
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