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Linear Technology

High-Speed-Signalerzeugung

7. Oktober 2014, 17:03 Uhr | Clarence Mayott, Linear Technology

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DAC mit hoher Abtastrate vereinfacht Filterung

Wird ein DAC mit höherer Abtastrate genutzt, steigt die nutzbare Bandbreite, was die Anforderungen an das Filter vereinfacht. Somit können Filter mit weniger Komponenten und geringerer Komplexität realisiert werden, was das Design vereinfacht und zu besseren Ergebnissen führt. Der LTC2000 ist ein sehr schneller Hochleistungs-16-Bit-DAC mit einer Abtastrate von 2,5 GSPS und einer fs/2-Frequenz von 1,25 GHz. Deshalb sind bei einer Signalbandbreite von 800 MHz erstmals bei 1,7 GHz Spiegelfrequenzen zu sehen. Es liegen also 900 MHz zwischen dem interessierenden Frequenzband und der Frequenz, ab der Störanteile auftreten. Mit einem Sicherheitsabstand von 900 MHz können die unerwünschten Signalanteile mit einem einfachen Tiefpassfilter einfach herausgefiltert werden. Ein DAC mit einer niedrigeren Abtastrate würde wiederum Spiegelfrequenzen erzeugen, die näher an der interessierenden Frequenz liegen. In diesem Fall wäre also ein steileres und komplexeres Filter notwendig.

Ein weiteres Problem bei der Erzeugung von Signalen, die an fs/2 heranreichen, besteht darin, dass bei jedem DAC bei fs/2 die sin(x)/x-Hüllkurve (SINC) stark abfällt und das erzeugte Signal mit steigenden Frequenzen abschwächt. Die Hüllkurve hat bei der Abtastfrequenz (fs) eine Nullstelle. Deshalb ist es unmöglich, ein Signal mit genau der gleichen Frequenz wie die Abtastfrequenz zu erzeugen; das resultierende Signal wäre einfach eine DC-Spannung. Für praktische Anwendungen können etwa 60 Prozent der Nyquistzone (DC bis fs/2) ohne große SINC-Dämpfung genutzt werden. Wenn der Signalpegel bei DC 0 dB ist, dann wäre der Signalpegel bei 60 Prozent Nyquist um 6 dB geringer. Die Umkehrung des SINC-Effekts wird häufig im digitalen Bereich implementiert, was den natürlichen Abfall der Hüllkurve des erzeugten Signals ausgleicht. So können DACs Signalformen mit konstanter Amplitude über die Frequenz erzeugen. Der Einsatz eines schnelleren DAC reduziert den Abfall der Hüllkurve aufgrund des SINC-Effekts, weil die Ausgangsfrequenz des DACs ansteigt.