DAC39RF10-Sx 和 'RFS10-Sx 是一系列具有 16 位分辨率的雙通道和單通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC）。這些器件可用作非插值或插值DAC，用于直接RF采樣或復(fù)雜基帶信號(hào)生成。單通道的最大輸入數(shù)據(jù)速率為 20.8GSPS，雙通道的最大輸入數(shù)據(jù)速率為 10.4 GSPS。這些器件可以在超過(guò) 10GHz 的載波頻率下生成高達(dá) 10、7.5 和 5GHz 信號(hào)帶寬（8、12 和 16 位輸入分辨率）的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn) X 波段的直接采樣。

高采樣率、輸出頻率范圍、64 位 NCO 頻率分辨率和任何具有相位相干性的跳頻也使 DAC39RF10-Sx 和 'RFS10-Sx 能夠進(jìn)行任意波形生成 （AWG） 和直接數(shù)字合成 （DDS）。
*附件：dac39rf10-sp.pdf

JESD204B和JESD204C兼容的串行接口具有 16 個(gè)接收器對(duì)，速度高達(dá) 12.8Gbps。該接口JESD204B，JESD204C符合子類(lèi) 1 標(biāo)準(zhǔn)，可通過(guò)使用 SYSREF 實(shí)現(xiàn)確定性延遲和多設(shè)備同步。

特性

• 輻射硬度保證 DAC39RFx10-SP：
  • 單事件擾亂 （SEU） 免疫寄存器
  • 單事件閂鎖 （SEL）：120MeV-cm2/mg
  • RLAT 總電離劑量 （TID）：300krad （Si）
• 耐輻射 DAC39RFx10-SEP：
  • 單事件擾亂 （SEU） 免疫寄存器
  • 單事件閂鎖 （SEL）：43MeV-cm2/mg
  • RLAT 總電離劑量 （TID）：30krad （Si）
• 16位、10.4或20.8GSPS、多奈奎斯特DAC內(nèi)核
• 最大輸入數(shù)據(jù)速率：
  • 8 位，單通道，DES 模式：20.8GSPS
  • 12 位，單通道，DES 模式：15.5GSPS
  • 16 位，單通道：10.4GSPS
  • 8 位，雙通道，10.4GSPS
  • 12 位，雙通道：7.75GSPS/通道
  • 16 位，雙通道：6.2GSPS/通道
• 輸出帶寬 （-3dB）：12GHz
• fOUT = 2.997GHz、DES2XL模式、DEM/抖動(dòng)關(guān)閉時(shí)的性能
  • 本底噪聲（小信號(hào)）：–155dBFS/Hz
  • SFDR （-0.1dBFS）：60dBc
  • IMD3（每音-7dBFS）：–62dBc
  • 加相位噪聲，10kHz 偏移：-138dBc/Hz
• 四個(gè)集成數(shù)字上變頻器 （DUC）
  • 插值：1x、2x、3x、4x、6x、8x、12x ...256 倍
  • 用于 I/Q 輸出的復(fù)雜基帶 DUC
  • 復(fù)雜到實(shí)數(shù)上轉(zhuǎn)換，用于雙通道直接射頻采樣
  • 64 位頻率分辨率 NCO
• JESD204C界面
  • 多達(dá) 16 個(gè)通道，最高可達(dá) 12.8Gbps
  • C-S 類(lèi)，子類(lèi) 1 兼容
  • 內(nèi)部交流耦合電容器
• 用于自動(dòng) SYSREF 時(shí)序校準(zhǔn)的 SYSREF 窗口
• 空間篩選和保證：
  • 符合 ASTM E595 釋氣規(guī)范
  • 一個(gè)制造、組裝和測(cè)試站點(diǎn)
  • 晶圓批次可追溯性
  • 延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期
  • 輻射批次驗(yàn)收測(cè)試 （RLAT）
  • 生產(chǎn)老化（僅限 DAC39RFx10-SP）

參數(shù)

方框圖

DAC39RFx10-SP/SEP 系列是德州儀器（TI）推出的 高采樣率、高分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）家族 ，包含雙通道（DAC39RF10）與單通道（DAC39RFS10）型號(hào)，分為抗輻射增強(qiáng)型（-SP）與耐輻射型（-SEP）兩個(gè)等級(jí)，以10.4/20.8GSPS 高采樣率、16 位分辨率、JESD204C 高速接口為核心優(yōu)勢(shì)，集成數(shù)字上變頻器（DUC）、多 Nyquist DAC 內(nèi)核等功能，適配衛(wèi)星通信、相控陣天線(xiàn)、合成孔徑雷達(dá)（SAR）等高端射頻（RF）與空間應(yīng)用場(chǎng)景，工作溫度覆蓋 - 55°C~+125°C，兼具高性能與嚴(yán)苛環(huán)境適應(yīng)性。

一、核心特性與器件分類(lèi)

1. 共性核心特性

• 高采樣率與分辨率 ：
  • 采樣率：?jiǎn)瓮ǖ雷罡?20.8GSPS（DES 模式）、雙通道最高 10.4GSPS，支持 8/12/16 位輸入分辨率（8 位對(duì)應(yīng) 10.4GHz 信號(hào)帶寬、12 位 7.5GHz、16 位 5GHz）；
  • 輸出帶寬：-3dB 帶寬達(dá) 12GHz，可生成載波頻率超 10GHz 的信號(hào)，支持 X 波段直接采樣。
• 抗輻射與可靠性 ：
  • 全型號(hào)寄存器具備單粒子翻轉(zhuǎn)（SEU）免疫能力；
  • 滿(mǎn)足 ASTM E595 釋氣規(guī)范，支持晶圓批次追溯，量產(chǎn)型號(hào)通過(guò)溫度循環(huán)、濕度偏壓測(cè)試，平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）達(dá) 10?小時(shí)以上。
• 高性能指標(biāo) （f_OUT=2.997GHz，DES2XL 模式，DEM/Dither 關(guān)閉）：
  • 噪聲基底（小信號(hào)）：-155dBFS/Hz；
  • 無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR，-0.1dBFS）：60dBc；
  • 三階互調(diào)失真（IMD3，-7dBFS 雙音）：-62dBc；
  • 附加相位噪聲（10kHz 偏移）：-138dBc/Hz。
• 靈活數(shù)字功能 ：
  • 集成 4 個(gè)數(shù)字上變頻器（DUC），支持 1x~256x 插值，64 位頻率分辨率數(shù)控振蕩器（NCO），可實(shí)現(xiàn)相干跳頻與任意波形生成（AWG）；
  • 支持動(dòng)態(tài)元素匹配（DEM）與抖動(dòng)（Dither）功能，優(yōu)化非線(xiàn)性失真，降低雜散信號(hào)。
• 高速接口與同步 ：
  • JESD204C 接口：支持 16 路通道，每路最高 12.8Gbps 速率，兼容 8b/10b 與 64b/66b 編碼，Class C-S subclass-1 合規(guī)，支持確定性延遲與多器件同步；
  • SYSREF 窗口功能：自動(dòng)校準(zhǔn) SYSREF 時(shí)序，確保多器件同步精度。

2. 器件分類(lèi)（按輻射等級(jí)與通道數(shù)）

系列器件按輻射耐受性與通道數(shù)分為多個(gè)型號(hào)，核心差異如下表：

二、封裝與引腳功能

1. 封裝規(guī)格

全系采用 17mm×17mm 256 引腳倒裝芯片 BGA（FC-BGA）封裝 ，底部裸露熱焊盤(pán)（需與 PCB 接地銅皮充分焊接），熱阻參數(shù)優(yōu)化散熱性能，具體如下：

2. 關(guān)鍵引腳分類(lèi)與功能

引腳按功能分為電源與地、模擬輸入 / 輸出、數(shù)字控制、高速接口四類(lèi)，核心引腳功能如下表：

三、電氣規(guī)格與性能指標(biāo)

1. 電源與功耗（典型值，TA=25°C，雙通道，F(xiàn)_CLK=10.24GHz）

2. 靜態(tài)性能指標(biāo)（TA=25°C，VREF = 內(nèi)部參考，I_FS_SWITCH=20.5mA）

3. 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)（TA=25°C，F(xiàn)_CLK=10.24GHz，I_FS_SWITCH=20.5mA）

四、核心功能與工作模式

1. DAC 輸出模式

支持四種多 Nyquist 輸出模式，適配不同頻率范圍需求，具體如下表：

2. 數(shù)字上變頻器（DUC）

• 插值功能 ：支持 1x~256x 插值（2x/3x/4x 等步進(jìn)），通過(guò)多級(jí) FIR 濾波器實(shí)現(xiàn)，通帶紋波 <0.01dB，阻帶衰減> 90dB；
• NCO 特性 ：64 位頻率分辨率，支持相位連續(xù) / 相干 / 同步三種更新模式，可實(shí)現(xiàn)無(wú)雜散跳頻，頻率更新通過(guò) SPI 或快速配置（FR）接口觸發(fā)；
• 混頻能力 ：支持復(fù)信號(hào)到實(shí)信號(hào) / 復(fù)信號(hào)的混頻，1:1 縮放無(wú)飽和，適配多通道信號(hào)合成。

3. JESD204C 接口

• 編碼與速率 ：支持 8b/10b（≤12.8Gbps）與 64b/66b（≤12.8Gbps）編碼，64b/66b 需強(qiáng)制擾碼以保證時(shí)鐘恢復(fù)；
• 多器件同步 ：Subclass 1 合規(guī)，通過(guò) SYSREF 窗口功能自動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)序，彈性緩沖區(qū)（EB）確保確定性延遲；
• ** lane 配置 **：16 路 SerDes 可靈活映射，支持 lane 交叉開(kāi)關(guān)（Crossbar）優(yōu)化 PCB 布線(xiàn)，lane 速率通過(guò) PLL 寄存器（REFDIV/MPY/RATE）配置。

4. 功耗控制模式

• 正常模式 ：全功能啟用，雙通道總功耗典型 3747mW（F_CLK=10.24GHz）；
• 睡眠模式 ：MODE [1:0]=11，總功耗降至 165mW，僅保留 SPI 與溫度傳感器供電；
• 單通道模式 ：雙通道器件可配置為單通道工作，降低 VEE 與數(shù)字電源電流（如 DAC39RF10-SP 單通道模式功耗 2848mW）。

五、寄存器配置與接口

1. 核心寄存器功能（關(guān)鍵寄存器）

2. 配置接口

• SPI 接口 ：3 線(xiàn)制（SCLK/SDI/SDO），最高 15.625MHz 時(shí)鐘，支持寄存器讀寫(xiě)，寫(xiě)操作 24 位幀（8 位地址 + 16 位數(shù)據(jù)），讀操作需先發(fā)送讀命令再接收數(shù)據(jù)；
• 快速配置（FR）接口 ：支持 200MHz FRCLK，4 位數(shù)據(jù)（FRDI0~3），用于 NCO 頻率快速更新，降低跳頻延遲；
• 初始化流程 ：上電→等待 5ms（電源穩(wěn)定）→RESET 引腳復(fù)位（≥100ns）→配置 PLL（SerDes 速率）→配置 JESD204C 與 DUC→啟用 SYSREF 同步。

六、應(yīng)用設(shè)計(jì)建議

1. 典型應(yīng)用場(chǎng)景

• 衛(wèi)星通信（SATCOM） ：20.8GSPS 采樣率 + 12GHz 帶寬，支持多載波射頻信號(hào)生成，抗輻射特性適配空間環(huán)境；
• 相控陣天線(xiàn) ：4 個(gè) DUC 支持多通道波束成形，JESD204C 同步確保多 DAC 相位一致性；
• 合成孔徑雷達(dá)（SAR） ：高 SFDR（60dBc@2.997GHz）與低相位噪聲，滿(mǎn)足雷達(dá)信號(hào)高保真需求；
• 高端測(cè)試儀器 ：AWG 功能 + 任意波形生成，適配射頻信號(hào)源、頻譜分析儀等設(shè)備。

2. 硬件設(shè)計(jì)建議

（1）電源與去耦

• 模擬電源（VDDA18A/B、VEEAM18/BM18）采用 LDO（如 TI TPS7A8101）二次穩(wěn)壓，降低開(kāi)關(guān)噪聲；
• 關(guān)鍵電源引腳去耦：VDDA18 旁并聯(lián) 10μF（鉭電容）+0.1μF（陶瓷電容），VSSCLK 與 AGND 單點(diǎn)連接，避免數(shù)字噪聲耦合；
• 電源序列：無(wú)嚴(yán)格時(shí)序要求，但需確保 VDD 先于 VEE 上電，防止器件損壞。

（2）PCB 布局

• 模擬區(qū)與數(shù)字區(qū)分區(qū)：DACOUTA±/B±（模擬）與 SRX±（數(shù)字）間距≥5mm，模擬地（AGND）與數(shù)字地（DGND）僅在熱焊盤(pán)單點(diǎn)連接；
• 時(shí)鐘與 SYSREF 布線(xiàn)：CLK± 與 SYSREF± 采用差分對(duì)布線(xiàn)，阻抗控制 100Ω，長(zhǎng)度差 < 1mm，遠(yuǎn)離電源噪聲源；
• 熱焊盤(pán)處理：256BGA 底部熱焊盤(pán)通過(guò) 4 個(gè) 0.3mm 過(guò)孔連接至內(nèi)層地平面，確保散熱效率。

（3）阻抗匹配與保護(hù)

• 模擬輸出：DACOUTA±/B± 外接 2:1 巴倫（如 Mini-Circuits ADT1-1WT+）轉(zhuǎn)換為單端 50Ω，匹配射頻負(fù)載；
• ESD 防護(hù)：全引腳遵循 HBM±1000V、CDM±250V 防護(hù)規(guī)范，布局時(shí)增加 TVS 二極管（如 TI TPD4E001）；
• 時(shí)鐘輸入：CLK± 推薦使用差分時(shí)鐘源（如 TI CDCE6214），單端時(shí)鐘需通過(guò)電阻分壓將共模電壓拉至 0.4V（CLK 最佳共模）。