原创 DDS中DAC选型（原创）

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DDS由相位累加器、ROM、DAC和低通滤波器（LPF）组成，其中DAC（Digital-to-Analog Converter）的直接影响到误差。下面对DAC的参数进行详细介绍：

        DAC芯片选型可以通过访问下面几大公司的网站选择你所需要的DAC（实力最强的在前面）

1）ADI  美国模拟器件公司

http://www.analog.com/zh/digital-to-analog-converters/da-converters/products/index.html

2)德州仪器

http://focus.ti.com.cn/cn/paramsearch/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=392&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T

3）Linear Technology

http://www.linear.com.cn/pc/viewCategory.jsp?navId=H0,C1,C1155,C1005

5）美信

http://para.maxim-ic.com/cn/index.mvp?tree=daconverters

4）国家半导体

http://www.national.com/analog/adc

DAC分类

1）电压输出型（如AD669）

电压输出型DA转换器虽有直接从电阻阵列输出电压的,但一般采用内置输出放大器以低阻抗输出。直接输出电压的DAC仅用于高阻抗负载,内置输出放大器，相比不接放大器的电流输出型DAC，响应速度较慢。

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AD669的原理框图

2）电流输出型(如THS<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />5661A)

  电流输出型DA转换器很少直接利用电流输出,大多外接电流—电压转换电路得到电压输出,后者有两种方法：一是只在输出引脚上接负载电阻而进行电流—电压转换,二是外接运算放大器。用负载电阻进行电流—电压转换的方法,虽可在电流输出引脚上出现电压,但必须在规定的输出电压范围内使用,而且由于输出阻抗高, 所以一般外接运算放大器使用。此外,大部分CMOS DA转换器当输出电压不为零时不能正确动作,所以必须外接运算放大器。
        当外接运算放大器进行电流电压转换时,则电路构成基本上与内置放大器的电压输出型相同,这时由于在DA转换器的电流建立时间上加入了运算放入器的延迟,使响应变慢。此外,这种电路中运算放大器因输出引脚的内部电容而容易起振,有时必须作相位补偿。

THS5661A的原理框图

3）乘算型（如AD7533）

4）一位DA转换器

DDS DAC选择依据：（偶要做一个时钟100MHz，48位累加器的DDS）

1）分辩率(Resolution)bit

指数字信号的位数，这个根据需要有8bit,12bit,14bit,16bit.20bit。DDS一般用12bit、14bit和16bit，但要知道随着位数的增加，前级的ROM所存的数据位数也要相应增大，可能造成FPGA的ROM资源不够，再说其实位数太多也没有多大意义，但相位累加量很小的时候，相邻的两个数据其实变得很小。

2）建立时间(Setting Time) 通常指DAC从数字输入变迁(通常从半满度即50%点，例如从011…11到100…00)开始到达并保持在规定终值附近的误差带(一般为±1/2LSB)所需要的时间。一般地,电流输出DA建立时间较短,电压输出DA则较长。

电流输出DAC

THS5661A时间框图

                        THS5661A时间参数

        从THS5661A的DataSheet可以知道它的Output Setting Time是指ts(DAC)，从半满度50%达到并保持规定终值附近0.1%之内的时间，为35ns。也就是说，35ns之后数字值才转换为正确对应的模拟值。

电压输出DAC

                      AD669时间参数

       AD669的Output Setting Time为2.5μs，从半满度50%达到并保持规定终值附近0.0008%之内的时间。

    一般地,电流输出DAC的Output Setting Time较短,电压输出DAC由于输出运算放大器的延迟，所以Output Setting Time较长。但要注意的是“电流输出DAC的Output Setting Time较短”是指数字量转化为相应的模拟电流值的时间较短，“电压输出DAC的Output Setting Time较长”是指数字量转换为相对应的模拟电压值的时间较长，如果电流输出DAC再接运算放大器，I-V转换输出电压，那就还要算上运算放大器的延迟。

PS:经过我查找，DAC Output Setting Time最小的是ADI公司的AD9742(AD9744),为11ns。

AD9744的Output Setting Time为11ns

很显然，如果我的DDS时钟为100MHz（10ns），也就是说ROM每10ns读出一个sina波形的一个点的数字量（Digital）经过DAC转换为模拟量（Analog），但如果用AD9744的话，Setting Time才11ns，模拟量显然不能完全在一个规定终值的0.1%或0.01%之内。不过不要紧，转换到模拟量与计算出的规定终值也差不多了。

《如何选择DAC》

问：DAC的精度于速度有什么关系
[答：Theresa] There is no direct relationship between accuracy and speed of a DAC.

Current output DACs are much faster settling in ns in contrast to voltage output dacs, settling in ms. 
Both types are available with 16 bits of accuracy

翻译：DAC输出速度与精度之间没有直接的关系。同样是16位（bit）DAC的情况下，电流输出DAC建立时间(Setting Time)可以到ns级，而电压输出的DAC可以到ms级。

3）输出更新速率(output update rate)

   指从数据寄存器精确地向DAC传输数据的速率，但并不意味着这个速率能达到规定位数的精度。

可以参考网上ADI技术专家的解答：

《如何选择DAC》

问： DA的一个参数:MSPS UPDATE RATE是什么意思,是不是最高的工作频率?
[答：LiaoWS] MSPS is million samples per second.Update rate is MSPS for many converters,except the Sigma-Delta ones. They are not maximum working frquency, they are the frequency that converter can work normally. The maximum should be faster than them.

翻译：MSPS是指每秒百万次采样（每秒钟取百万个采样点）。除了Sigma-Delta这种结构的转换器没有更新速度（Update Rate）之外，其他转换器都有。Update Rate不是最高工作频率，这个参数是转换器正常工作室的频率，最高工作频率比Update Rate要大。

从上面的解答可以知道，如果要设计100MHz的DDS，也就是后面要用100MHz的时钟接DAC，每个时钟出一个模拟值，则DAC的Update Rate最好要比100MHz高就行。

电流输出DAC

       AD9744的最大输出更新速率（Maximum Output Updata Rate）的最小值为210MHz

    这个好理解，因为AD9744有一个CLOCK端，只要这个管脚接的时钟小于210MHz就行。但有些电压输出并行输入DAC没有CLK，如AD669，如何理解？

AD9744功能框图

电压输出DAC

ADI网站上AD669的网页介绍

（http://www.analog.com/zh/digital-to-analog-converters/da-converters/AD669/products/product.html ）

但在AD669的DataSheet上是没有DAC Updata Rate的，自己算了一下：每秒167k个点，每个点就与等于6μs与DAC Settling Time相等，其实可以这样理解：

电压输出DAC Updata Rate="1/DAC" Settling Time，多大的速度就用了多少时间；

而电流输出DAC Updata Rate>1/DAC Settling Time

AD669功能框图

4）Output Propagation Delay (t_PD)传播延时

THS5661A时序

可以知道，THS5661A数据时钟上升沿有效，12bit的数字在时钟上升沿时，进入Logic Control（从THS5661A功能图可以看到），进行运算（MODE决定是数据的格式，是原码还是补码），在Digital delay time之后输出到Output Current Switches，传播延时一段时间(Output Propagation Delay)再输出建立的电流值。THS5661A的Digital delay time="1" clk; Output Propagation Delay="1ns"

AD9744时序

可以知道，AD9744没有了Digital delay time，在一个时钟内就转换了，显然很快。

 MAX5878

MAXIM公司的MAX5878更是等待8，9个时钟（Data Latency）才把数字量转换为模拟电压输出。

AD9744

Settling Time The time required for the output to reach and remain within a specified error band about its final value, measured from the start of the output transition.

THS5661A

settling time

The time required for the output to settle within a specified error band.