Power by Linear von Analog Devices bringt seit über 20 Jahren branchenführende Datenwandler auf den Markt. Seit dem ersten A/D-Wandler mit seriellem Datenausgang, dem LTC1290, gefolgt vom LTC2175 mit nur einem Drittel der Leistungsaufnahme wie die entsprechender Konkurrenzprodukte, revolutioniert Power by Linear von Analog Devices kontinuierlich das Datenwandler-Geschäft durch das Angebot hochwertiger Produkte, die die Leistungsgrenzen erweitern.
Das Engagement von Power by Linear von Analog Devices für Innovation hat moderne Datenwandler hervorgebracht, die unübertroffene Leistung und Geschwindigkeit bieten, sodass Lösungen über eine Vielzahl von Anwendungen hinweg verfügbar sind. Das Portfolio an A/D-Wandlern von Power by Linear von Analog Devices umfasst Präzisions-SAR, Hochgeschwindigkeits-Pipeline- und No-Latency-Delta-Sigma-A/D-Wandler. Sein Portfolio an D/A-Wandlern umfasst Präzisions-D/A-Wandler mit Spannungs- und Stromausgang sowie Hochgeschwindigkeits-D/A-Wandler.
Mit seinen neuesten Innovationen hat Power by Linear von Analog Devices, Heimstätte der Analog-Gurus, seine Kompetenz im Bereich linearer IC-Produkte erweitert und den leistungsstärksten Digital-Analog-Wandler (D/A-W), den LTC2000, entwickelt. Endanwendungen, von Kabelmodems und anderen kommunikationsbasierten Anwendungen bis hin zu Prüfgeräten und -instrumenten, werden von diesem Leistungssprung profitieren. Der Schlüssel für die führende Position des LTC2000 liegt in der Generierung von Hochfrequenz- und Breitbandsignalen mit geringem Grundrauschen und hoher spektraler Reinheit. Wie in Abbildung 1 dargestellt, übersteigt die spektrale Reinheit, wie vom SFDR (Spurious-Free Dynamic Range, Störungsfreier Dynamikbereich) gemessen, Wettbewerberprodukte um über 10 dB an fast jedem Frequenzpunkt.
Abbildung 1: Branchenführender SFDR-Wert beim LTC durch 10 dB Leistungsverbesserung
Der LTC2000 weist ein einzigartig geringes additives Phasenrauschen auf. Sein Datenblatt zeigt deutlich die additive Phasenrauschleistung, wie in Abbildung 2 dargestellt. Das Aufrechterhalten von geringem Phasenrauschen ist in Mehrkanal-Kommunikationssystemen erforderlich, da dadurch die Interferenz zwischen den Kanälen begrenzt und die Datenübertragungseffizienz des Systems erhöht wird. Außerdem hilft geringes Phasenrauschen, Nahbereichsinformationen in Radar- und ATE (Automatic Test Equipment)-Anwendungen aufzulösen. Doppler-Radar beispielsweise basiert auf der Entschlüsselung von Nahbereichsinformationen. Ein Störton wird extrem stark gedämpft, bevor er mit einer geringen Frequenzverschiebung reflektiert wird. Geringes Phasenrauschen erleichtert das Erfassen wichtiger Informationen im reflektierten Ton.
Abbildung 2: Beim LTC2000 ist additives Phasenrauschen praktisch nicht erkennbar
Die Kommunikationstechnik entwickelt sich mit astronomischer Geschwindigkeit. Kunden müssen mit neuen Branchenentwicklungen Schritte halten, indem sie immer leistungsfähigere Produkte sowie die zur Evaluierung dieser Produkte erforderlichen Prüfgeräte und -instrumente entwickeln. Da die Industrie danach strebt, mehr Daten denn je über breiter werdende Bandbreiten zu übertragen, müssen D/A-Wandler Schritt halten mit dem Bedarf an schnelleren Übertragungsraten mit einem besseren Dynamikbereich. Hohe spektrale Reinheit ist entscheidend für die Aufrechterhaltung einer guten Signalintegrität bei Anwendungen wie DOCSIS sowie für die Übertragung und den Empfang über andere Kommunikationskanäle hinweg.
Die LTC2000-Familie umfasst 16-Bit-, 14-Bit- und 11-Bit-D/A-Wandler mit 2,5 Gsps und 2,7 Gsps. Diese fortgeschrittenen Geräte bieten außergewöhnliche spektrale Reinheit, hohen, voll ausgesteuerten Ausgangsstrom, breite analoge Ausgangsbandbreiten und geringe Latenz. Die Produktfamilie weist eine Intermodulationsverzerrung (IMD) besser als 78dBc 2-Tone von Gleichstrom zu 1080 MHz Ausgangsfrequenz auf sowie geringes Phasenrauschen und eine breite 3-dB-Ausgangsbandbreite von 2,1 GHz. Die LTC2000A-Familie akzeptiert eine DDR LVDS- oder DHSTL-Schnittstelle mit maximal 635 MHz bei 2,7 Gsps, wenn 32 Lanes verwendet werden (Dual-Port-Modus), oder 1,35 Gsps, wenn 16 Lanes (Single-Port-Modus) verwendet werden. Im Single-Port-Modus beträgt die Latenz nur 7,5 Taktzyklen, im Dual-Port-Modus dagegen 11 Taktzyklen. Die Aufrechterhaltung von geringer Latenz ist wichtig bei Anwendungen wie RADAR oder bei Lösungen mit Feedback-Schleifen.
Das Paket wird durch eine SPI-Schnittstelle abgerundet, die Flexibilität bei der Steuerung und Kommunikation bietet. Zusätzlich zur Programmierung wird das Gerät durch Grenzschichttemperaturerfassung überwacht, um das Ausgangssignal zu optimieren und eine übermäßige Erwärmung zu vermeiden. Enthalten sind außerdem ein integrierter Mustergenerator zur Vereinfachung von Systementwicklung und Debugging und eine einstellbare 1,25-Volt-Referenz.
Die LTC2000-Familie der D/A-Wandler ermöglicht die direkte Synthese von Hochfrequenz- oder Breitband-HF-Signalen mit außergewöhnlicher spektraler Reinheit des Gleichstroms bis 1 GHz. Der LTC2000 besitzt einzigartige Analogausgänge, wie z. B.:
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- Spektrale Rauschdichte besser als −158 dBc/MHz bis 500 MHz
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- SFDR (Störungsfreier Dynamikbereich) besser als 74 dBc bis 500 MHz
- - SFDR (Störungsfreier Dynamikbereich) besser als 68 dBc bis 1 GHz
Der voll ausgesteuerte Ausgangsstrom des LTC2000 ermöglicht die Generierung von Signalen mit hervorragender Signalstärke, sodass ein hoher Erfüllungsgrad von ±1 V erreicht wird. Der Ausgangssignalstrom ist in einem weiten Bereich von 10 mA bis 60 mA über einen externen Widerstand programmierbar. Ein Register zur Verstärkungseinstellung, auf das per Softwaresteuerung zugegriffen werden kann, ermöglicht die Einstellung des Ausgangsstroms von 89,2 % bis 114,3 % des über den Widerstand programmierten Werts in Schritten von 0,4 %. Der nominale Ausgangsstrom beträgt 40 mA und ergibt hohe SFDR-Leistungspegel in einem breiten Frequenzbereich, wie in Abbildung 3 dargestellt.
Abbildung 3: Bei einem Ausgangsstrom von 40 mA bietet der SFDR eine unübertroffene Leistung in einem breiten Frequenzbereich
Die LTC2000-Familie zeigt eine außergewöhnliche Linearität, selbst bei hohen Ausgangsfrequenzen. Dies führt zu hervorragenden Ergebnissen bei anspruchsvollen Anwendungen, wie in Abbildung 4 dargestellt.
Abbildung 4: Außergewöhnliche Signalreinheit führt zu Ergebnissen mit hoher Signalqualität bei Anwendungen in der realen Welt wie CMTS-, Breitband- und Radaranwendungen
Das Design wird durch eine intelligente Methode zum Starten der analogen und digitalen Schaltungen abgerundet, die hohe Störunanfälligkeit bietet. Gleichtaktstrom-Versorgungsspannungen von 1,8 V und 3,3 V werden in separate Versorgungen für die integrierten digitalen und analogen Blöcke aufgeteilt. Ein fünfter Spannungseingang von 1,71 V bis 3,465 V für den SPI-Block führt zu einer Gesamtverlustleistung von 2,2 W an allen fünf Spannungseingängen bei voller Abtastrate.
Design-Unterstützung
Für die Durchführung von Testläufen der LTC2000-Familie hat Power by Linear von Analog Devices eine Reihe von Demoplatinen für 16-Bit-, 14-Bit- und 11-Bit-FPGA-Anwendungen erstellt. Jede dieser Platinen akzeptiert DDR LVDS-Eingänge bei Betrieb mit 2,5 Gsps (LTC2000-Familie) oder mit 2,7 Gsps (LTC2000A-Familie).
Diese Demoplatinen bieten Schnellstartfunktionen, sodass die Signalgenerierung in kurzer Zeit erreicht werden kann und die erforderliche Testausrüstung minimiert wird. Onboard-Spannungsregler stellen die vom LTC2000 benötigten Spannungspegel über einen Eingang von 5 V bereit, sodass der Bedarf der Demoplatine auf eine Einzelversorgung beschränkt wird. Der Benutzer hat die Option, für die 1,8 V und 3,3 V Digital- und Analogversorgungen sowie die SPI-Versorgung einzelne Eingangsspannungen bereitzustellen. Einzelne Testpunkte werden zum Messen von Signalen herausgenommen. Eine USB-Schnittstelle ermöglicht die Kommunikation über die SPI-Schnittstelle und die LTDACGen-Software [4]. Die LTC2000-Demoplatine, DC2085, ist in Abbildung 5 dargestellt.
Abbildung 5: Die Demoplatinenserie DC2085 bietet Schnellstartfunktionen durch Beschränkung der Eingänge auf wesentliche Funktionen (Quelle: Referenz [5])
Power by Linear von Analog Devices bietet freie, herunterladbare Software zum Programmieren des LTC2000. Die Signalgenerierung kann mithilfe der LTDACGen-Software erfolgen, wodurch die Evaluierung des LTC2000 [4] vereinfacht wird. Benutzer wählen die Taktfrequenz und Anzahl der Samples aus, um Ausgangssignaldaten in grafischer und tabellarischer Form zu erstellen, wie in Abbildung 6 dargestellt.
Abbildung 6: LTDACGen-Software vereinfacht die Evaluierung des LTC2000 (Quelle: Referenz [4])
Die mit den Demoplatinen gelieferten Demohandbücher umfassen vollständige Teilelisten (BOM) für jede Demoplatine. Herunterladbare schematische [8] Diagramme sind über die Website von Power by Linear von Analog Devices zusammen mit dem Verilog-Code [9] verfügbar.
Die Generierung eines Signals mit hoher spektraler Reinheit lässt sich am besten mit einem Hochgeschwindigkeitstakt mit geringem Phasenrauschen erreichen. Power by Linear von Analog Devices bietet zwei Lösungen für die Taktung der LTC2000 DC2085-Familie von Demoplatinen. Der Hochfrequenzsynthesizer LTC6946 bietet eine saubere, flexible Taktlösung von 370 MHz bis 6,39 GHz unter Verwendung eines internen VCO. Das Produkt verfügt über eine eigene Demoplatine, die DC1705C [6]. Für ein noch geringeres Phasenrauschen des Takts kann statt dessen der LTC6945 kombiniert mit einem VCO verwendet werden. Der LTC2000 führt eine automatische interne Synchronisierung des angewendeten externen Taktsignals durch.
Der Digitalsignaleingang über einen FPGA wird mit dem Altera Stratix® IV GX FPGA-Entwicklungskit erstellt [7]. Dieses Kit kann zusammen mit der bereitgestellten Referenzsoftware vom Kunden schnell in Betrieb genommen werden, um digitale Daten in analoge Signale hoher spektraler Reinheit umzuwandeln.
Zusammenfassung
Das Angebot von Power by Linear von Analog Devices umfasst eine weiterentwickelte Linie von D/A-Wandlern in Form der LTC2000-Familie von Produkten mit 2,5 Gsps und 2,7 Gsps für 16-Bit-, 14-Bit- und 11-Bit-Anwendungen. Diese Familie von fortgeschrittenen Lösungen ermöglicht Kunden die Entwicklung von dem Stand der Technik entsprechenden Produkten für Kabelmodems sowie Radar- und breitbandige Drahtlosanwendungen und Instrumentierungs- und automatische Testausrüstungsanwendungen. Die Demoplatinen zusammen mit der programmierbaren Software versetzen Kunden in die Lage, in kurzer Zeit analoge Signale mit hoher spektraler Reinheit zu generieren.
1. LTC2000-HS_DAC_FamAd, LTC2000-Familie von Power by Linear von Analog Devices, Werbung
2. „Spannungsausgangs-D/A-Wandler“, Auswahltabelle von Power by Linear von Analog Devices
3. „16-/14-/11-Bit 2000f LTC2000A-16 mit 2,5 Gbsps“, Datenblatt
4. „LTDDACGen“, Software zum Programmieren der LTC2000-Familie von D/A-W mit 2,7 Gsps
5. „Demohandbuch DC2085“, Handbuch für Demoplatine DC2085 für LTC2000
6. „DC1705B“, Handbuch für Taktplatine LTC6946IUFD
7. „Stratix® IV GX FPGA-Entwicklungskit“ Altera FPGA-Programmierkit
8. Demoplatine DC2085A (Schaltbild)
9. Verilog-Code für den LTC2000
10. „Hochgeschwindigkeits-D/A-Wandler für die Signalgenerierung bei hoher Bandbreite“, Produktvideo der LTC2000-Familie von Power by Linear von Analog Devices