Linear Technology
High-Speed-Signalerzeugung
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Richtiges HF-Layout
Die Vorteile von Hochleistungs-DACs und -Taktquellen werden wieder verspielt, wenn keine sauberen Design- und Layoutregeln bei der Entwicklung der Baugruppe beachtet werden. Ohne die richtigen Symmetrien, Überbrückungen und Barrieren kann das erzeugte Analogsignal verschlechtert werden und Rauschen und weitere Fehler auftreten. Bild 3 zeigt einen typischen Schaltplan für den LTC2000. Der LTC2000 hat für Signale bis zu 500 MHz eine spektrale Rauschdichte von weniger als 158 dBm/rHz, wodurch der Signal-Rauschabstand in einem weiten Frequenzbereich groß bleibt. Er besitzt bis zu 500 MHz einen verzerrungsfreien Dynamikbereich (SFDR) von besser als 74 dB und besser als 68 dB bei Ausgangsfrequenzen von bis zu 1 GHz.
Um die Leistung des LTC2000 zu maximieren, ist ein sauberes Layout nötig. Die Ausgänge des DAC sollten differentiell ausgelegt und so symmetrisch wie möglich geroutet werden. Jede Unsymmetrie im Ausgangsnetz kann zu einem Spannungsunterschied zwischen den differentiellen Signalen führen. Dieser Spannungsunterschied führt wiederum zu einer Gleichtaktstörung, die eine unerwünschte Verzerrung und Rauschen im Ausgangsspektrum ergibt. Diese Störungen können vermieden werden, indem man die Übertragungsleitungen für jeden Ausgang symmetrisch auslegt. Ein Beispiel-Layout dazu ist in Bild 4 gezeigt. Es sollte auch Sorgfalt darauf verwendet werden, dass selbst die Durchkontaktierungen (Vias) neben den Signalleitungen symmetrisch auf jeder Seite platziert werden. Hat man Durchkontaktierungen, helfen die Signalleitungen dabei, die Kopplung von Störsignalen in das erzeugte Signal zu reduzieren.
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Vias zusammen mit guten Layout-Methoden schützen die analogen Ausgänge gegenüber Störsignalen. Signale erzeugende DACs haben drei Ports, die eine Herausforderung für das Design darstellen: den Takteingang, den Analogausgang und die Dateneingänge. Wenn der Dateneingang nahe am Ausgang oder Takt geroutet ist, wird er in die Signale eingekoppelt, was Störungen im Ausgangsspektrum verursacht. Das gleiche gilt, wenn der Taktgeber aufgrund eines schlechten Layouts Störungen in den analogen Ausgang induziert. Auch in diesem Fall er die Signalintegrität des Ausgangssignals verschlechtert. Die maximale DAC-Leistung wird erzielt, wenn man die Baugruppe mit sauberen Barrieren zwischen dem digitalen Bereich, den Taktsignalen und dem analogen Ausgangsbereich realisiert. Es ist häufig der richtige Weg, die digitalen Signale, die Taktsignale und die analogen Ausgänge auf unterschiedlichen Leiterplattenlagen zu routen, um die Interaktionen zwischen den Signalen zu minimieren. Bild 4 zeigt das Layout des LTC2000, sprich wie man die digitalen Signale, den Takt und die analogen Ausgänge voneinander isoliert. In diesem Bild sind die Digitalleitungen auf einer Innenlage der Leiterplatte geroutet und treten nur über Vias auf die Anschlussflächen des LTC2000. Die Taktleitungen auf der Leiterplatte sind sehr kurz gehalten und von Vias umgeben, um das Signal zu isolieren. Sie werden nicht über die Digitalleitungen oder Analogausgänge geroutet. Die Ausgangsleitungen sind so symmetrisch wie nur möglich ausgelegt und von Barrieren umgeben. Damit werden die analogen Ausgänge vor Störsignalen geschützt. Mit diesen Layout-Richtlinien und der richtigen Abtastfrequenz erzeugen der LTC6946 zusammen mit dem LTC2000 extrem saubere Signalformen, die für die meisten anspruchsvollen Signalgenerierungsapplikationen geeignet sind.
- High-Speed-Signalerzeugung
- DAC mit hoher Abtastrate vereinfacht Filterung
- Phasenrauschen
- Richtiges HF-Layout
- Zusammenfassung
