O AD9915 da Analog Devices é um sintetizador digital direto (DDS – Direct Digital Synthesizer) de alto desempenho, voltado para aplicações que exigem agilidade de frequência, precisão espectral e estabilidade de fase em frequências de até 1 GHz. Com clock interno de até 2,5 GSPS e conversor digital-analógico (DAC) de 12 bits embutido, o AD9915 é ideal para aplicações em radar, instrumentação de teste, comunicações de alta velocidade e modulação polar.
Visão Geral
O AD9915 combina um gerador DDS sofisticado com um DAC de 12 bits para criar sinais senoidais analógicos altamente precisos. Ele oferece:
- Clock interno até 2,5 GHz
- Resolução de frequência: 64 bits (via modo de módulo programável)
- Resolução de fase: 16 bits
- Escalonamento de amplitude: 12 bits
- Modos de modulação direta: FSK, PSK, ASK, FM, AM
- Geração de varreduras lineares e não-lineares
- Capacidade de salto rápido de frequência (frequency hopping)
- Sincronização multichip
- Interface de controle serial ou paralela de 32 bits
Essas funcionalidades fazem do AD9915 uma solução versátil e poderosa em síntese de sinais RF/digitais.
Principais Aplicações
O AD9915 atende uma ampla gama de aplicações técnicas e industriais, incluindo:
- Geradores de sinal e equipamentos de teste
- Fontes LO (oscilador local) programáveis para sistemas super-heteródinos
- Sistemas de radar com varredura de frequência (chirp)
- Moduladores de amplitude e fase para transmissão digital
- Geração de pulsos para drivers acusto-ópticos e eletro-ópticos
- Sistemas de salto de frequência para segurança e robustez contra interferências
Arquitetura Interna
Núcleo DDS
O núcleo DDS opera com um acumulador de fase de 32 bits, uma LUT para conversão fase-amplitude e um DAC integrado.
Para controle de fase, há uma palavra de 16 bits (POW), e para amplitude, uma escala digital de 12 bits (ASF).
DAC Integrado
O DAC de 12 bits entrega um sinal de corrente com saídas diferenciais balanceadas, reduzindo ruído de modo comum. A corrente de saída é ajustada por um resistor externo (RSET), tipicamente de 3,3 kΩ, e fornece corrente total de até 20,48 mA. A impedância de saída é de 50 Ω e cobre até 1,25 GHz.
Modos de Operação
O AD9915 suporta múltiplos modos, podendo operar em combinação ou separadamente:
- Modo Tom Único (Single Tone)
Geração estática de uma frequência fixa a partir de um perfil selecionado. - Modulação por Perfil
Seleciona dinamicamente até 8 perfis de frequência, fase ou amplitude via pinos PS[2:0], ideal para FSK, PSK e ASK. - Gerador de Rampas Digitais (DRG)
Permite varredura contínua de frequência, fase ou amplitude com controle de inclinação, direção e limites. Ideal para varreduras de espectro e pulsos radar (chirp). - Porta Paralela para Modulação Direta
Modulação em tempo real via porta paralela de 32 bits, com taxa de atualização igual ao clock SYNC_CLK (até 156 MHz). - Modo de Módulo Programável
Estende a capacidade de sintonia fracionária do DDS além da limitação de 2³². Permite geração precisa de frequências como 300 MHz com clock de 1 GHz, usando um módulo de A/B programável.
Recursos Especiais
Output Shift Keying (OSK)
Permite controle manual ou automático da amplitude de saída, essencial para ligar/desligar sinais com suavidade (ramp-up/ramp-down).
PLL Interno
O AD9915 possui PLL com multiplicador programável (20× a 510×) e VCO interno de 2,4 a 2,5 GHz. Ideal para quando a fonte de clock externa não atinge a taxa desejada. O loop filter é parcialmente interno, simplificando o projeto.
Sincronização Multichip
Sincronização precisa de múltiplos AD9915 usando os pinos SYNC_IN/SYNC_OUT, suportando aplicações MIMO e sistemas multicanal.
Desempenho Espectral
- SFDR Banda Larga:
- −67 dBc @ 122.5 MHz
- −60 dBc @ 978.2 MHz
- SFDR Banda Estreita (±500 kHz):
- −95 dBc @ até 500 MHz
- −92 dBc @ 978 MHz
- Ruído de fase:
- −128 dBc/Hz a 1 kHz de offset em 978 MHz
- DVDD e AVDD: 1,8 V
- DVDD_I/O e AVDD (DAC): 3,3 V
- Consumo total: até 2,8 W (modo ativo com PLL)
Esses números demonstram o excelente desempenho espectral, com ruído e espúrios baixos mesmo em frequências elevadas.
Considerações de Projeto
Alimentação
Calibração
A calibração do DAC e do PLL é obrigatória após cada inicialização ou mudança de clock. Isso garante a precisão de tempo e linearidade do sinal.
Filtro de Reconstrução
Devido à natureza amostrada da saída DAC, é essencial utilizar um filtro passa-baixas ou passa-faixa externo para remover imagens espectrais e reduzir jitter.
Conclusão
O AD9915 representa uma solução DDS de altíssimo desempenho, integrando um gerador digital completo com um DAC de alta frequência, ideal para aplicações exigentes em RF, radar, comunicação digital e instrumentação. Sua arquitetura flexível, aliada à precisão e ao controle digital fino de frequência, fase e amplitude, faz dele uma escolha poderosa para engenheiros que buscam controle total sobre a geração de sinais analógicos complexos.
Artigos Relacionados:
Referências: Tecset Eletrônica
Texto: Tecset Eletrônica
Imagens: Tecset Eletrônica
0 Comentários