1715接着上一篇文章，DAC基础知识介绍---输出响应(一)
本篇文章我们将继续探讨DAC输出响应。这些图像在输出时域波形中会产生阶梯状响应，或者更准确地说，重构波形的阶跃时域响应会在较高的奈奎斯特区间内产生图像，并决定这些图像的输出功率。此处展示了正弦波的数模转换器（DAC）输出响应。使用滤波器去除不需要的图像也会得到一个平滑的正弦波。
由于重构波形导致的奈奎斯特区间内输出功率损失的问题，可以通过使用数字滤波器来平坦化或均衡化响应来解决。在这个图中，我们可以看到在第一奈奎斯特区间内，重构波形响应以红色表示。已经设计了一个具有逆响应的数字滤波器，以蓝色表示。当这个滤波器应用于数模转换器（DAC）输出之前的数字样本时，得到的校正频率响应在大约80%的奈奎斯特区间内是平坦的。校正后的响应以绿色表示。
在滤波器之前，数字信号必须稍微衰减，以确保滤波器在较高输出频率下的增益不会导致数字饱和。
去除不需要的图像信号是通过在数模转换器（DAC）的输出端使用模拟滤波器来实现的，这种滤波器被称为重构滤波器。重构滤波器的目标是选择所需的图像信号并衰减不需要的图像。例如，图中展示了一个五阶低通巴特沃斯滤波器。它的截止频率设定在第一奈奎斯特区的80%。频率响应表明，它可以用来选择第一奈奎斯特区，并衰减更高奈奎斯特区的图像。
以下是一个使用之前所展示滤波器的例子。假设数模转换器（DAC）的采样率为每秒1G样本，所需的输出频率为30Mhz。我们之前说过，该滤波器的通带为第一奈奎斯特区的80%，因此其截止频率为400Mhz。所以，所需的30Mhz信号完全位于滤波器的通带内。
由于重构波形响应，第二奈奎斯特区的镜像输出功率比所需信号低约32分贝。然后，重构滤波器又增加了约38分贝的额外抑制，使得镜像信号比所需信号低70分贝。这对于许多应用来说已经足够了。
重构滤波器前后的时域波形显示在右侧，其中阶梯状响应变得平滑，并且恢复出了清晰的正弦波。这是一个相对容易设计的重构滤波器，因为第二奈奎斯特区的镜像频率远离第一奈奎斯特区内的所需信号。但我们并不总是这么幸运。
再举一个例子。但这次假设所需的输出频率为400Mhz，正好位于滤波器的截止频率上。由于这种情况将所需信号置于第一奈奎斯特区的末端附近，我们可以看到由于重构波形或同步响应而产生了约2分贝的损失。此外，所需信号接近重构滤波器的-3分贝点。因此，该滤波器使所需信号额外衰减了3分贝。
第二奈奎斯特区的镜像信号离所需信号更近，因此来自重构波形和重构滤波器的抑制都较小。结果，镜像信号功率仅比所需信号低约20分贝，这可能不够。可能需要更高的截止频率和更高的滤波器阶数来减少所需信号的衰减并增加不需要图像的衰减。我们仍然可以看到阶梯状响应是平滑的，并且恢复出了平滑的信号。然而，在频域中显示，我们在不需要的镜像频率上仍然有相当大的输出功率。
前面的例子展示了使用重构滤波器来选择第一奈奎斯特区的图像。然而，也可以选择不同的奈奎斯特区图像，比如第二奈奎斯特区的图像。为了做到这一点，我们需要设计一个滤波器来选择第二奈奎斯特区的图像，而不是第一奈奎斯特区的图像。这里的主要好处是可以从信号链中移除模拟混频器或上变频器。但是，请注意，第二奈奎斯特区内正弦波的输出功率相当低，比第一奈奎斯特区内信号的输出功率低30分贝以上。
如果数模转换器（DAC）的峰值输出功率为0分贝毫瓦（dBm），那么第二奈奎斯特区的图像功率就低于-30 dBm，这对于许多系统来说是不可用的。输出功率损失的原因是之前展示过的零阶保持波形。为了利用其他奈奎斯特区，我们必须找到一种在所需频率上损失较小的重构波形。
用于第一奈奎斯特区以外的奈奎斯特区的重构波形通常被简单地称为多奈奎斯特波形。
使用零阶保持波形的数模转换器（DAC）通常仅用于第一奈奎斯特区，因为在较高的奈奎斯特区中会出现输出功率损失。然而，可以使用其他重构波形来增强其他奈奎斯特区。
使用这些替代波形的DAC被称为多奈奎斯特DAC，因为它们能够利用多个奈奎斯特区。
多奈奎斯特DAC最常见的波形包括典型的零阶保持波形、归零波形和补码归零波形。
此外，还可以在零阶保持波形或补码归零波形上添加短复位脉冲，以进一步增强高频信号。每种波形在输出功率和输出平坦度之间都存在权衡，这意味着一种波形可能并不适用于所有应用。让我们从零阶保持波形开始，详细看看这些重构波形。
下一篇文章我们将继续介绍零阶保持波形、归零波形和补码归零波形。
