今天，對(duì)于新IC元器件和技術(shù)的需求依然以令人吃驚的速度增長(zhǎng)。商業(yè)和國(guó)防工業(yè)是需求增長(zhǎng)的主要刺激因素。目前涉及半導(dǎo)體行業(yè)的大部分新規(guī)格都圍繞著降低尺寸（size）、重量（weight）和功耗（power）而展開(kāi)——即SWaP.在半導(dǎo)體行業(yè)，我們通過(guò)不斷改進(jìn)的技術(shù)以及更巧妙的設(shè)計(jì)來(lái)滿足這些要求。然而，性能也是關(guān)鍵需求，尤其是GSPS領(lǐng)域的數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）技術(shù)。為了跟上這一步伐，人們常常忽略了關(guān)鍵的模擬輸出匹配網(wǎng)絡(luò)。
　　為了提供更高的清晰度，通常認(rèn)為高頻是超過(guò)1 GHz的頻率，高速是超過(guò)1 GSPS的速度；更重要的是，最終用戶可能會(huì)在DAC之后集成一個(gè)放大器，因此可用信號(hào)便不那么依賴于信號(hào)電平，而更多地依賴噪聲和保真度。本文將討論匹配元器件及其互連，并在選擇變壓器或巴倫，以及涉及到應(yīng)用連接配置技巧時(shí)重點(diǎn)關(guān)注關(guān)鍵規(guī)格。最后，本文將提供一些思路和優(yōu)化技巧，說(shuō)明在GHz區(qū)域工作的DAC如何實(shí)現(xiàn)寬帶平滑阻抗變換。
　　背景信息
　　DAC用途廣泛，最常見(jiàn)的用途包括：商業(yè)和軍事通信中的高頻復(fù)雜波形生成、無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）以及雷達(dá)和軍用干擾電子產(chǎn)品。系統(tǒng)架構(gòu)師找到合適的DAC后，必須考慮輸出匹配網(wǎng)絡(luò)，以保持信號(hào)結(jié)構(gòu)。元件選型和拓?fù)漭^之從前更為重要，因?yàn)镚SPS DAC應(yīng)用要求工作在超奈奎斯特頻率下，此時(shí)所需的頻譜信息位于第二、第三或第四奈奎斯特區(qū)。
　　預(yù)備知識(shí)
　　首先讓我們來(lái)考察DAC的作用，及其在信號(hào)鏈中的位置。DAC的作用很像信號(hào)發(fā)生器。它能在中心頻率（Fc）范圍內(nèi)為復(fù)雜波形提供單音。以前，F(xiàn)c最大值位于第一奈奎斯特區(qū)中，或者為采樣頻率的一半。較新的DAC設(shè)計(jì)具有內(nèi)部時(shí)鐘倍頻器，可以有效地倍增第一奈奎斯特區(qū)；可將其稱為“混頻模式”操作。使用混頻模式的DAC自然輸出頻率響應(yīng)具有sinX/e^（X^2）曲線的形狀，如圖1所示。
　　系統(tǒng)架構(gòu)師可參考產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解元器件性能。很多時(shí)候，諸如功率水平和無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）等性能參數(shù)會(huì)給出多種頻率下的數(shù)值。明智的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可將同一個(gè)DAC應(yīng)用于上文所述的超奈奎斯特區(qū)中。值得注意的是，在較高頻率下（或較高區(qū)域中）預(yù)期輸出電平將會(huì)低得多，因此很多信號(hào)鏈會(huì)在DAC之后集成一個(gè)額外的增益模塊或驅(qū)動(dòng)放大器，以補(bǔ)償該損耗。
　　
　　圖1：DAC Sinx/x輸出頻率響應(yīng)與混頻模式的關(guān)系
　　元器件方面的考慮，如選擇輸出巴倫
　　只有最終用戶設(shè)計(jì)和測(cè)得的最佳性能GSPS DAC才是好器件。為了最大程度發(fā)揮高品質(zhì)DAC的性能，應(yīng)當(dāng)只選用最好的元器件。必須在一開(kāi)始就作出重要的電路決定。數(shù)據(jù)手冊(cè)上的DAC性能是否提供了足夠的輸出功率？是否需要有源器件？信號(hào)鏈?zhǔn)欠裥枰獜腄AC差分輸出傳送至單端環(huán)境？是否需要用到變壓器或巴倫？巴倫的合適阻抗比是多少？本文將重點(diǎn)討論巴倫或變壓器的使用。
　　選擇巴倫時(shí)，應(yīng)仔細(xì)考慮相位和幅度不平衡1.阻抗比（即電壓增益）、帶寬、插入損耗和回?fù)p同樣也是重要的性能考慮因素。采用巴倫進(jìn)行設(shè)計(jì)并不總是簡(jiǎn)單明了。例如，巴倫的特性隨頻率而改變，這會(huì)給預(yù)期蒙上陰影。有些巴倫對(duì)接地、布局布線和中心抽頭耦合敏感。
　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員不應(yīng)完全根據(jù)巴倫數(shù)據(jù)手冊(cè)上的性能作為器件選擇的唯一基礎(chǔ)。經(jīng)驗(yàn)在這里能夠發(fā)揮巨大作用：存在PCB寄生效應(yīng)時(shí)，巴倫以新的形式構(gòu)成外部匹配網(wǎng)絡(luò)；轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部阻抗（負(fù)載）同樣成為等式的一部分。
　　選擇巴倫時(shí)需注意的重要特性有很多，本文不作深入討論。
　　目前市場(chǎng)上，Anaren、Hyperlabs、Marki Microwave、MiniCircuits和Picosecond作為最佳解決方案，可提供最寬的帶寬。這些專利設(shè)計(jì)采用特殊拓?fù)洌试S只采用單一器件實(shí)現(xiàn)千兆區(qū)域帶寬擴(kuò)展，從而提供更高的平衡度。
　　使用單個(gè)巴倫或多個(gè)巴倫拓?fù)鋾r(shí)，最后需要注意的一點(diǎn)是，布局對(duì)于相位不平衡同樣具有重要作用。為在高頻下保持最佳性能，布局應(yīng)盡可能對(duì)稱。否則，走線輕微失配可能使采用巴倫的前端設(shè)計(jì)變得毫無(wú)用處，甚至使動(dòng)態(tài)范圍受限。