高速DAC和低速DAC的使用区别还是比较大的。这里举例AD9767 125MSPS原理图高速DAC采用差分输出的核心原因高速DAC尤其是GSPS级、射频/宽带DAC几乎全部设计为差分电流输出IOUTP/IOUTN本质是差分结构天生适配高速、高频、低噪声、抗干扰场景单端输出在MHz以上带宽缺陷会急剧放大。一、抗电磁干扰EMI抑制外部共模噪声空间射频干扰、电源纹波、地平面噪声会同时耦合到两条差分线上形成共模干扰后端差分放大器/变压器只识别两条线的电压差共模噪声会被直接抵消单端信号干扰直接叠加在有效信号上高频时噪声完全淹没小信号。射频、高速模拟电路最关键优势远距离布线、板上长走线、多数字芯片共存环境下信噪比大幅提升。二、抑制DAC内部开关共模毛刺降低输出噪声DAC内部是电流舵开关阵列开关切换瞬间会产生巨大瞬时电流尖峰在电源、地形成共模扰动差分两路同步反向跳变开关毛刺属于共模信号差分接收电路对共模尖峰抑制大幅减小输出杂散SFDR提升单端输出会把全部开关毛刺直接送到负载频谱杂散严重高速下几乎无法使用。三、双倍输出摆幅提升动态范围设DAC单路满幅输出电流为I单端输出负载最大电压摆幅 I × R差分输出两路信号相位相反负载两端压差 2×I×R摆幅翻倍相同负载电阻、相同DAC电流规格下差分输出信号幅度提升6dB动态范围、信噪比SNR同步提升对后端射频功放更友好。四、降低电磁辐射EMC减少自身干扰差分走线满足两条线电流大小相等、方向相反产生的磁场互相抵消对外辐射远小于单端单根信号线高速数字/模拟混合板避免DAC输出干扰ADC、时钟等敏感电路单端高速走线会向外辐射大量射频干扰极易造成系统EMC超标。五、抑制地弹、地环路噪声多芯片共地时数字开关电流会在地平面产生电位差地弹噪声地电位扰动是共模电压差分架构自动滤除单端信号直接叠加地噪声带宽越高、数字芯片越多失真越严重。六、匹配高速射频传输需求方便阻抗控制射频、高频信号标准传输方案就是差分差分变压器、差分运放、差分射频端口PCB可做对称差分对走线精准控制差分阻抗100Ω标准差分阻抗匹配DAC输出阻抗减少高频反射、驻波单端50Ω射频系统需要额外巴伦转换差分DAC可直接接差分射频链路。七、直流共模电平可控简化后端电路差分两路自带共模中点电压后端差分运放可以灵活设置直流偏置方便输出单极性/双极性模拟信号无需复杂电平转换电路避免单端电路容易出现的饱和失真。为什么低速DAC可以单端低速kHz级DAC带宽低、开关毛刺频率低、走线短噪声与EMI问题不突出成本优先做成单端一旦带宽突破几十MHz、进入射频/宽带高速场景差分输出是刚需。核心优势共模噪声抑制信噪比更高开关毛刺抵消SFDR杂散性能更好输出摆幅翻倍动态范围提升6dBEMI辐射小抗干扰强适合数模混合PCB便于差分阻抗匹配适配射频高速传输。
