在5G基站、寬帶傳輸?shù)葓鼍爸校绾斡脝涡酒瑢崿F(xiàn)多載波信號的高保真轉(zhuǎn)換？芯佰微CBM97D79TQ作為一款雙通道16位高動態(tài)范圍數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），憑借1GSPS采樣速率、80dBc鄰道泄漏比（ACLR）及低功耗特性，成為寬帶通信發(fā)射鏈路的核心解決方案。本文從核心性能、設(shè)計要點到工程落地，詳解其技術(shù)優(yōu)勢與實踐指南。

一、應(yīng)用技術(shù)背景介紹

在無線通信與寬帶傳輸隨著5GNR、WiMax等技術(shù)的廣泛普及，系統(tǒng)對高帶寬、低失真以及多載波并發(fā)能力的需求愈發(fā)迫切：

帶寬需求：5G基站需支持Sub-6GHz頻段內(nèi)多載波信號并行傳輸，單載波帶寬可達100MHz，要求DAC采樣速率突破1GSPS以覆蓋超寬頻譜；

信號保真度：為了確保5G寬帶通信信號的質(zhì)量，鄰道泄漏比（ACLR）必須達到或超過80dBc，以避免多載波間的相互干擾，這對數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）的動態(tài)性能提出了極高的要求；

集成與功耗：基站AAU（有源天線單元）等設(shè)備受限于體積與散熱，這要求DAC不僅具備高集成度，如內(nèi)置校準和同步功能，還需具備低功耗特性，即功耗需控制在1.0W@1GSPS以下。

此外，在LMDS、MMDS等點對點寬帶傳輸場景中，設(shè)備需覆蓋1GHz及以上的頻段，而傳統(tǒng)的多芯片拼接方案面臨著同步誤差較大、功耗過高的問題，亟須單芯片解決方案實現(xiàn)寬頻信號的直接生成。

二、CBM97D79TQ的核心定位與關(guān)鍵特性解析

CBM97D79TQ是芯佰微電子推出的雙通道16位高動態(tài)范圍數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），它專為寬帶通信和無線基礎(chǔ)設(shè)施而設(shè)計，其核心優(yōu)勢在于高采樣速率、低功耗以及高度的集成化功能。其核心特性如下：

1.高帶寬與靈活頻譜覆蓋

• 采樣速率：支持最高1GSPS采樣速率，可生成達奈奎斯特頻率的多載波信號，滿足寬帶通信中“單芯片覆蓋多頻段”需求。
• 頻譜調(diào)節(jié)能力：內(nèi)置2×/4×/8×插值器與復(fù)數(shù)調(diào)制器，能將載波靈活放置在DAC帶寬內(nèi)任意位置，無需額外混頻器即可適配不同頻段需求。
• 數(shù)字調(diào)制技術(shù)：支持實/復(fù)調(diào)制功能，可直接生成正交調(diào)制信號，簡化基站發(fā)射鏈路設(shè)計。

2.低功耗與高動態(tài)性能

• 功耗優(yōu)化：全工作條件下功耗僅1.0W@1GSPS、600mW@500MSPS，適合散熱敏感的基站、寬帶設(shè)備場景。
• 信號保真度：

單載波WCDMA的鄰道泄漏比（ACLR）達80dBc@80MHz中頻，有效降低對鄰道的干擾；

模擬輸出電流可調(diào)（8.7mA～31.7mA），適配25Ω～50Ω負載，可直接與ADIADL537XFMOD系列調(diào)制器對接。

• 可調(diào)模擬輸出的重要性：
• 輸出電流可編程調(diào)節(jié)（10mA～30mA），允許系統(tǒng)根據(jù)負載特性（如25Ω/50Ω阻抗）動態(tài)優(yōu)化信號幅度，避免因固定輸出導致的信噪比損失或驅(qū)動能力不足。例如，在5G基站中，通過調(diào)整輸出電流可精確匹配LDMOS功率放大器的輸入要求，確保線性度與效率的平衡。

3、集成化系統(tǒng)功能

• 輔助校準：4路輔助DAC可直接控制外部VGA的增益與失調(diào)，簡化前端電路校準流程。
• 多芯片同步：通過差分同步接口（SYNC_I±/SYNC_O±）支持多器件級聯(lián)，滿足MIMO發(fā)射分集等多通道擴展需求。
• 時鐘管理：內(nèi)置高性能鎖相環(huán)（PLL）時鐘倍頻器，可生成低抖動采樣時鐘，減少外部時鐘源設(shè)計復(fù)雜度。

動態(tài)與靜態(tài)性能參數(shù)及實測數(shù)據(jù)驗證

三、動態(tài)性能（信號保真度核心指標）

動態(tài)性能直接決定信號在傳輸中的純凈度，實測數(shù)據(jù)如下：

圖1：無雜散動態(tài)范圍測試結(jié)果(中頻輸出70MHz，轉(zhuǎn)換率800MSPS)

圖2：三階雙音互調(diào)測試結(jié)果(中頻輸出79MHz/80MHz，轉(zhuǎn)換率400MSPS)

靜態(tài)性能（轉(zhuǎn)換精度指標）

靜態(tài)參數(shù)反映數(shù)字信號到模擬信號的線性轉(zhuǎn)換能力，實測5顆芯片的典型值如下：

• 微分非線性（DNL）：-0.61~+2.72LSB（I通道），-1.14~+1.75LSB（Q通道）；
• 積分非線性（INL）：-2.34~+5.45LSB（I通道），-2.47~+3.85LSB（Q通道）；
• 失調(diào)誤差：0.003%FSR（典型值），增益誤差-1.6%FSR（典型值）。

典型微分非線性/積分非線性圖

環(huán)境與可靠性參數(shù)

• 工作電壓：模擬電源3.3V、數(shù)字/時鐘電源1.8V，兼容工業(yè)級供電場景；
• 工作溫度：-40℃~+85℃，滿足車載、工業(yè)極端環(huán)境需求；
• 封裝：100引腳TQFP封裝（16mm×16mm），托盤包裝（90顆/盤）。

四、功能架構(gòu)與信號鏈設(shè)計

1.核心功能框圖

CBM97D79TQ從功能上劃分為五大模塊：

CBM97D79TQ功能架構(gòu)框圖

• 數(shù)字濾波器單元：負責2×/4×/8×插值與數(shù)字調(diào)制，支持復(fù)數(shù)調(diào)制器將載波靈活放置在DAC帶寬內(nèi)；
• DAC內(nèi)核單元：16位設(shè)計，輸出電流可調(diào)（10mA～30mA），采用0.18μmCMOS工藝，確保高速轉(zhuǎn)換穩(wěn)定性；
• 時鐘單元：含PLL倍頻器，支持外部時鐘輸入與內(nèi)部時鐘生成，可抑制時鐘抖動對動態(tài)性能的影響；
• 輔助DAC：2路獨立通道，用于外部VGA增益與失調(diào)校正，簡化模擬前端校準流程；
• 同步單元：多芯片同步單元負責多個芯片間的同步功能。

2.信號鏈設(shè)計要點

• 輸出匹配：DAC差分輸出（OUT1_P/N、OUT2_P/N）需匹配25Ω～50Ω負載，建議通過巴倫轉(zhuǎn)換為單端信號后接入射頻鏈路。例如，在點對點寬帶傳輸中，50Ω匹配可減少反射損耗，提升信號完整性。
• 插值配置：根據(jù)輸出頻率選擇插值倍數(shù)，例如70MHz輸出時推薦4×插值（800MSPS采樣），配合數(shù)字反sinc濾波器抑制鏡像干擾。插值倍數(shù)的選擇需平衡帶寬需求與數(shù)字濾波器復(fù)雜度。
• 時鐘選擇：200MSPS及以上采樣時可開啟內(nèi)部PLL（PLL_LOCK引腳高電平指示鎖定），100MSPS采樣時需依賴外部時鐘（PLL不支持該頻率）。內(nèi)部PLL在高頻下可降低外部時鐘源的設(shè)計成本。

五、PCB布局規(guī)范與工程可靠性保障

1.布局核心原則

• 地平面分離：

“要求應(yīng)用對象電路板的數(shù)字地和模擬地盡量分離，不要將數(shù)字線布于模擬線旁邊或于DAC底下”，需通過0Ω電阻單點連接模擬地（AGND）與數(shù)字地（DGND），避免數(shù)字噪聲耦合至模擬鏈路。

• 接地面積與路徑：

“芯片的地應(yīng)該通過盡量多的渠道和足夠多的面積與PCB板的地層相連”，需在芯片下方設(shè)計大面積敷銅并通過多過孔連接至地層，增強抗干擾能力與散熱效果。

• 輸入信號線布局：

“輸入連線應(yīng)盡量短以最小化寄生電容和噪聲引入”，尤其時鐘（REFCLK±）、同步（SYNC_I±）等高頻信號線需短直布線，減少寄生參數(shù)影響。

2.布線與防護要求

• 數(shù)字線與模擬線隔離：

數(shù)字數(shù)據(jù)線（P1D0~P1D15、P2D0~P2D15）不得穿越模擬區(qū)域或DAC輸出路徑下方，避免數(shù)字信號干擾模擬鏈路。

• 靜電防護：

盡管芯片內(nèi)置靜電保護結(jié)構(gòu)，但“測試、搬運、儲藏過程中，應(yīng)注意靜電防護”，需采取接地手環(huán)、防靜電包裝等措施，避免高能量電脈沖損壞電路。

六、典型應(yīng)用場景與技術(shù)落地價值

• 無線基礎(chǔ)設(shè)施：W-CDMA、GSM、LTE、5GNR等基站發(fā)射鏈路，支持多載波信號生成。例如，在無線基站中，CBM97D79TQ可直接生成中頻信號，驅(qū)動LDMOS功率放大器，通過可調(diào)輸出電流優(yōu)化偏置電壓，確保PA線性度。
• 寬帶通信：LMDS、MMDS、點對點寬帶傳輸，單芯片覆蓋超寬頻段。其1GSPS采樣率可支持高達500MHz的信號帶寬，滿足高速數(shù)據(jù)傳輸需求。
• 數(shù)字中頻合成：直接生成70MHz~200MHz中頻信號，省去傳統(tǒng)混頻器。與ADIADL537XFMOD調(diào)制器配合使用時，可簡化射頻前端設(shè)計。

附件：CBM97D79TQ【中文排版】參數(shù)手冊