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[導(dǎo)讀]TQ6124是Triquint Semiconductor公司生產(chǎn)的高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器,它具有速度快、精度高、使用方便等特點。文中介紹了TQ6124的工作原理、使用方法和典型應(yīng)用,并結(jié)合實際應(yīng)用給出了設(shè)計要點及注意事項。

1引言
    TQ6124是一種高速高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片。它具有14位數(shù)據(jù)位并采用分段結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)位分成最高4位、中間3位和最低7位。TQ6124可對各段的數(shù)據(jù)采用不同的數(shù)模轉(zhuǎn)換方法,其內(nèi)部集成有高精度的電流源和高精度電阻,以保證數(shù)模轉(zhuǎn)換的精度。TQ6124轉(zhuǎn)換速度可達到1GSa/s。該芯片設(shè)計靈活,使用方便,只需增加一、二塊集成電路和少量的外圍電路,即可構(gòu)成一個完整且性能很高的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
2 TQ6124的結(jié)構(gòu)特點及引腳功能
2 .1 TQ6124的結(jié)構(gòu)
  TQ6124主要由鎖存器、編碼器、延時器、電流源、電流開關(guān)陣列、R~2R電阻網(wǎng)絡(luò)等電路組成。圖1所示是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。TQ6124的主要特點如下: 
    ●數(shù)模轉(zhuǎn)換速率高達1GSa/s;


    ●具有14位數(shù)據(jù)位;  
   
●具有1G的模擬信號帶寬; 
    ●輸出可直接作為射頻的前端;
 
   
時鐘和數(shù)字數(shù)據(jù)為ECL電平;   
    ●采用44腳QFP封裝。
 
2.2 TQ6124的引腳說明
  圖2為TQ6124的引腳排列圖,各引腳的功能說明如下(括號中的數(shù)字為引腳號):
  Vss(1、11、12、33、34、44):數(shù)字電源輸入端,通常接-5V。電源濾波的旁路電容應(yīng)盡可能靠近電源腳,并直接連接到地;
    VAA(21、23、24):-12V模擬電源輸入端;
 
   
DGND(6、7、8、28、29、37、40):數(shù)字地;
 
   
AGND(13、15、18、19):模擬地;
  D13~D0:數(shù)字信號輸入端,其中D13為數(shù)據(jù)最高位,D0為數(shù)據(jù)最低位;
  CLK、NCLK(9、10):差分時鐘輸入端;


    NV0、V0(16、17):模擬信號輸出端,為差分信號;
  IREF(14):參考電流輸入端,直接連接到模擬地,是開關(guān)陣列的虛擬電流源;
  VSNS(20):判斷電壓輸出端,芯片正常工作時有輸出,且Vsns=VREF;
  VREF(21):電壓基準(zhǔn)輸入端,一般設(shè)計為-9V,當(dāng)VREF=-9V時,輸出的模擬信號峰-峰值為1V;

  Midtrim(25):調(diào)整中間數(shù)據(jù)位的電壓輸入端,以調(diào)整波形,可選;
  Lsbtrim(26):調(diào)整低位數(shù)據(jù)位的電壓輸入端,以調(diào)整波形,可選;
  ECLref(27):可選的ECL電平參考電壓輸入端,當(dāng)數(shù)字數(shù)據(jù)和時鐘為ECL電平時,該腳懸空,芯片內(nèi)部可產(chǎn)生-1.34V的電壓。
3 TQ6124的外圍電路設(shè)計
    TQ6124使用靈活方便,只需一塊電壓基準(zhǔn)芯片和一塊運算放大器及少量的外圍電路即可(如圖3所示)。這兩塊集成電路的主要用途是為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片提供參考電壓。在數(shù)模轉(zhuǎn)換器中,參考電壓的精度、穩(wěn)定性和抖動對所產(chǎn)生的模擬信號的精度、穩(wěn)定性和抖動有很大的影響。特別是該芯片具有的14位的數(shù)據(jù)位對參考電壓的性能更加敏感。AD586為AD公司生產(chǎn)的電壓基準(zhǔn)芯片,它性能好,誤差峰-峰值只有4μV,可以滿足TQ6124的14位精度的參考電壓要求。該電壓基準(zhǔn)(AD586)的輸出與芯片的反饋輸出VSENSE通過運算放大器MC34071可構(gòu)成負反饋電路,以將VREF穩(wěn)定在-9V,因而可進一步減小外部電源細微變化對其所造成的影響,從而保證輸出模擬信號的精度和穩(wěn)定性。
4應(yīng)用說明
    雖然TQ6124使用簡單,對外部條件的要求也并不苛刻,而且調(diào)試方便。但在具體設(shè)計電路時,尤其 是在印刷電路板的布局布線上,一定要注意遵循一定的設(shè)計規(guī)則,否則其干擾可能會很大,嚴(yán)重時會導(dǎo)致輸出的模擬信號質(zhì)量很差,且信噪比很低。因此,使用時應(yīng)注意以下幾個方面問題:


 ?。?)電源的去耦:一般在設(shè)計該電路時,模擬電源、數(shù)字電源、時鐘電源都要采用0.01μF的電容來對各自的地進行旁路去耦。去耦電容應(yīng)盡量靠近芯片電源的輸入端,最好采用表面貼裝元件以減小引線帶來的干擾,且電容和芯片應(yīng)在同一層面上,以減少寄生的電感和電容。
 ?。?)地的處理:模擬地、數(shù)字地和時鐘地應(yīng)分別連接,這樣有助于消除數(shù)據(jù)和時鐘間的干擾,并應(yīng)使用具有完整而獨立的地平面的多層電路板,以保證高速信號的完整性。各地平面之間的阻抗應(yīng)盡可能小,兩兩之間的交流和直流壓差應(yīng)低于0.3V。模擬地、時鐘地都應(yīng)與數(shù)字地在電源輸入端單點連接,通??刹捎么胖檫B接或直接連接,以避免各地之間的干擾。
 ?。?)高速信號的端接:在高速數(shù)字系統(tǒng)中,傳輸線上阻抗不匹配會引起信號反射。減小和消除反射的方法是根據(jù)傳輸線的特性阻抗在其發(fā)送端或接收端進行終端阻抗匹配,從而使源反射系數(shù)或負載反射系數(shù)接近于零。因此輸入的高速ECL時鐘和高速ECL數(shù)字信號在輸入芯片前一定要進行端接,以減小反射。
  (4)散熱處理:由于TQ6124芯片的功耗較大,因此在設(shè)計電路時一定要加上散熱片,以保證芯片能夠正常工作。
 ?。?)高速數(shù)字信號線和時鐘線應(yīng)盡量遠離模擬信號線,數(shù)字信號線的周圍應(yīng)布數(shù)字地,同樣模擬信號線周圍應(yīng)布模擬地,時鐘周圍布時鐘地,以此來避免各信號間的干擾。
 ?。?)所有的信號線都應(yīng)盡可能短,如果信號線太長,則線間的串?dāng)_就可能會較大。
  此外,在芯片的應(yīng)用過程中,還需特別注意的
是:由于芯片鎖存數(shù)據(jù)是在時鐘的下降沿進行的,其時鐘與數(shù)據(jù)的時序關(guān)系如圖4所示,因此,為了保證數(shù)據(jù)的正確性,數(shù)據(jù)的變化最好在時鐘上升沿完成,以確保芯片在采樣數(shù)據(jù)時有足夠的建立時間。 


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