隨著精密的光刻技術不斷在一定芯片面積上實現更多的晶體管，數字技術水平也在不斷提升。這些進步將對射頻和微波設計帶來巨大影響。例如，高速模數轉換器（ADC）就為軟件定義無線電（SDR）架構的實現鋪平了道路，SDR被廣泛運用于從蜂窩基站到軍用無線電等眾多應用中。由于有了高性能數模轉換器（DAC），高精度、寬動態范圍的復雜波形才得以生成。

　　從性能看ADC和DAC

　　從性能方面看，ADC和DAC是最多樣化的電子元件產品之一。可從時鐘速率、頻率范圍、位分辨率、噪音水平，功耗和動態范圍等各項性能指標來甄選一款轉換器。轉換器產品包括面向音頻應用的低頻24位分辨率轉換器、面向控制應用的較低分辨率、較低頻率轉換器，以及面向醫療、軍事、無線通信應用的高分辨率、高性能轉換器。對于這類產品，一個基本的取舍是精度與頻率：期望的頻率范圍越寬，可用的位分辨率就越低。例如，24位ADC和DAC的頻率都在100kHz左右，而工作在1GHz的轉換器其最高分辨率約為16位。

　　理想情況下，模擬信號進入ADC，再傳送至具有相同帶寬和精度的DAC后，從該DAC輸出的模擬信號應等同于原始信號。但是，與模擬器件一樣，數字器件也同樣受到物理和制造方面的限制，這些限制包括：基底和導體信號損耗、制造公差，以及作為轉換過程一部分的由阻抗不匹配造成的信號衰減。此外，轉換器的位分辨率決定著用于描述模擬信號的數字狀態的數量。對于DAC來說，由256個數字狀態重構的波形比由1*位）個數字狀態重構的波形更接近于原初信號波形。但某些應用可能只需要幾個數字位的分辨率，成本是選擇ADC和DAC時的另一個權衡因素，位分辨率越高、成本也越高。

　　轉換器的最低有效位（LSB）決定著進入該轉換器的峰值或滿量程電壓范圍可被分割的最小步長。它也可用來作為轉換器位精度的一種度量，通過微分非線性（DNL）和積分非線性（INL）這兩個參數表示。理想ADC的兩個連續輸出碼之間僅相差1個LSB，而DNL值為零。但由轉換器的電路和封裝引起的增益和相位變化將導致最低有效位發生一定程度的偏差，因此，現實應用中ADC和DAC的LSB會受到一定程度的影響，用DNL和INL規范衡量這種偏差。美信（Maxim）公司的應用筆記641包括了與轉換器相關的術語表（包括DNL和INL的簡明定義）；此外，美信公司的應用說明書283講述了DNL和INL的測量方法。

　　隨著便攜式電子設備越來越多地用于個人和專業用途，轉換器制造商在不停地尋找新的設計策略以提高性能同時降低功耗。以亞德諾半導體（ADI）的AD9125為例，該方案在一個封裝內集成了兩個DAC。AD9125非常適合無線基礎設施應用，例如在蜂窩基站內產生同相（I）和正交（Q）數字調制基帶信號分量，這款16位轉換器具有1GSPS的采樣速率，可支持蜂窩基站的多載波信號生成。該DAC具有靈活的CMOS接口（見圖）。可對該雙DAC器件輸出的信號進行濾波，然后饋送至模擬正交調制器（AQM），再經功率放大器放大后在蜂窩站點進行傳輸。這款雙DAC器件在800MSPS采樣頻率下產生一個70MHz中頻輸出，可實現-72dBc的無雜散動態范圍（SFDR）。在相同采樣速率下，對于100MHz輸出，雙音互調失真（IMD）為-81dBc。在精度方面，AD9125的DNL和INL的典型值分別為±2.1LSB和±3.7LSB。

　　圖：在通信應用中，這款雙通道16位DAC用于產生同相（I）和正交（Q）基帶信號供無線發射器使用。

　　ADC和DAC在射頻通信的應用

　　雖然是針對基礎設施應用設計，AD9125雙通道DAC也具有低功耗特性，在采樣率為500MSPS時，其功耗只有900mW。該器件采用72引腳LFCSP封裝，滿量程輸出電流可在8.7至31.7mA范圍內編程，負載匹配為25到50Ω，使用起來非常靈活。

　　當兩個DAC仍然不夠用時，ADI的ADV7123在單個封裝內集成了三個DAC。ADV7123的最高采樣速率為330MSPS，分辨率為10位，非常適合用于視頻處理。在50MSPS下，該器件的SFDR為70dB，輸出頻率為1MHz。它采用單個3.3或5V DC電源，可提供2至26mA的輸出電流。

　　恩智浦半導體（NXP）的DAC1405D650也為多載波無線發射器提供了雙DAC。它具有14位分辨率和650MSPS的最高采樣率。該器件包括一個集成鎖相環（PLL）和用于生成復合調制的板載32位數控振蕩器（NCO）。當用兩個WCDMA載波以*.4MSPS的采樣速率測試時，其相鄰信道功率比（ACPR）為-71dBc、輸出頻率為96MHz。在上述采樣速率和輸出頻率下，其三階IMD為-80dBc。這種雙DAC具有片上1.25 V參考電壓，并可提供可調的差動輸出電流（1.6至22.0mA）。

　　美信、凌力爾特（Linear）和德州儀器（TI）也已開發出針對無線通信應用的DAC。美信的MAX19693是一款12位DAC，工作在4GSPS的采樣速率下，可用超過1.5GHz的帶寬合成信號。它提供四個12位的復用低壓差分信令（LVDS）輸入端口，每個端口可工作在1GHz的雙倍數據速率（DDR）或四倍數據速率（QDR）模式，以實現總的4GHz速率。這款高速DAC采用11×11mm的CSBGA封裝，在4GSPS時，功耗是1180mW。凌力爾特的LTC1666、LTC1667和LTC1668是分辨率分別為12、14和16位的DAC，可支持最高500MSPS的采樣速率。對于1MHz的輸出信號，差分輸出SFDR高達87dB。這三款低功耗器件工作在±5V DC電源下，功耗僅為180mW。TI的DAC5681 DAC工作在1GSPS的采樣速率下，具有16位分辨率，采用LVDS輸入信號格式和電流輸出格式。其典型SFDR為81dB。

　　為對模擬信號進行采樣，上述許多供應商都提供能夠將無線通訊和軍用通信系統內的模擬信號數字化的高性能ADC。近日，美國國家半導體公司（NSC）推出了雙通道12位ADC ADC12D1x00系列，其中的雙通道可交織（interleave）成為單通道以實現3.6GSPS的采樣速率。該系列ADC產品包括：在單通道交織模式下，采樣速率為3.6GSPS的ADC12D1800；單通道模式，采樣速率為3.2GSPS的ADC12D1600；單通道模式，采樣速率為2.0GSPS的ADC12D1000。

　　在凌力爾特（Linear）公司的高速ADC中，LTC2209是一款工作在160MSPS的16位器件。采用700MHz的全功率輸入帶寬時，該器件具有77.3dB的基帶信噪比和100dB的SFDR和。美信的MAX109 ADC在 2.2GSPS采樣速率下具有8位分辨率，額定滿功率輸入帶寬為2.8GHz。它可用于單端和差分輸入信號，并以標準LVDS格式輸出數據。ADI的AD6600是一款雙通道ADC，可直接采樣高達250MHz的模擬中頻（IF）信號。這款高集成度器件包括1GHz輸入放大器、寬帶450MHz跟蹤保持（T/H）放大器和一個11位、20MSPS的ADC，該ADC可以最高采樣速率進行單通道操作，或在雙通道時每通道采樣速率為10MSPS。