作者：Mike Walsh, Larry Singer, and Joe DiPilato

AD924x系列是業界首款超過14 MHz采樣速率的單芯片1位模數轉換器（ADC）。采用MQFP-44封裝的三款引腳兼容器件AD9240、AD9243和AD9241的額定時鐘速率分別為10、3和1.25MHz。憑借其12位對應產品AD9220/23/21系列，它們構成了一套完整的高性能CMOS A/D轉換器解決方案。

單芯片單電源AD924x系列轉換器終于提供了高性能的優勢，同時顯著節省了成本、功耗和電路板空間。它們將取代的組裝混合體和模塊的成本高達數百美元，耗散功率，并且通常封裝在大型 24 引腳 DIP 中;它們采用至少兩個電源供電，通常額定溫度范圍為 0 至 70°C。AD924x系列的價格和功耗比流行的競爭性混合動力系列低5至20倍，體積更小，動態特性更好。下表列出了AD924x系列的一些關鍵規格[SNR（信噪比）、SINAD（信噪比和失真）、THD（總諧波失真）和SFDR（無雜散動態范圍）]。這些器件采用 5V 單電源供電，具有所示的低功耗特性。

?

?

它們的高性能、低功耗和低價格在通信和成像等新興和下一代消費類應用中尤為重要。它們將用于蜂窩和PCS基站，ADSL/HDSL調制解調器，平板和鼓式文檔掃描儀，膠片和X射線掃描儀，紅外和醫學成像儀。

對于通信，寬輸入帶寬，低失真和寬動態范圍以及低功耗是主要吸引力。寬動態范圍有助于降低接收器IF條的增益要求。高輸入帶寬允許AD924x系列用于欠采樣應用，以執行IF至基帶下變頻/混頻下降。對于成像而言，其低噪聲、14位無失碼和SNR性能是關鍵。此外，紅外成像應用受益于低功耗（發熱）;ADC可以靠近紅外傳感器。高性能、低功耗和低價格的其他應用包括：儀器儀表、雷達、防撞系統、測試設備、信號分析和數據采集。

與ADI公司提供的許多高速轉換器一樣，AD924x系列基于多位流水線架構，但采用低功耗開關電容電路實現。圖1所示為完整ADC的框圖。具有差分輸出的低噪聲寬帶采樣保持放大器（SHA）位于流水線內核之前，可接受高達5 V p-p的單端或差分輸入。從SHA的輸出來看，信號路徑是全差分的。第一個流水線級轉換 5 個最高有效位，并放大余數或殘差，以便在接下來的三個 4 位級進行連續轉換。然后，對四個流水線階段的這些部分轉換結果進行時間對齊并相加（有一點重疊），以獲得最終的 14 位結果。每個時鐘周期都會產生一個新的轉換，延遲為 3 個周期。

圖1.14位流水線ADC架構。

轉換器的整體直流精度（INL、DNL）在很大程度上取決于第一流水線級的精度，而第一級的精度受到電容失配的限制。通過在第一個流水線級轉換5位，可以充分抑制電容失配的影響，無需片內校準即可實現14位精度。積分非線性和微分非線性通常分別為±2.5和±0.6 LSB。

A/D的動態和噪聲性能在很大程度上取決于輸入SHA的性能，輸入SHA經過精心優化，可在中等寬帶寬內提供低噪聲和失真。典型折合到輸入端的噪聲為0.36 LSB或110 mV rms。圖2比較了三個器件在指定采樣速率下的典型S/（N+D）和總諧波失真（THD）與輸入頻率的函數關系。這些圖顯示出遠遠超出器件各自奈奎斯特頻率的卓越動態性能。

圖2.SINAD 和 THD 與信號頻率的關系

片內帶隙基準電壓源可通過引腳綁定至1 V或2.5 V，也可以使用外部電阻分壓器設置為介于兩者之間的任何電壓。可選地，可以使用外部基準電壓源。AD924x系列采用44引腳MQFP封裝，工作溫度范圍為-40至+85°C擴展工業溫度范圍。

審核編輯：郭婷