Texas Instruments ADC358x低噪聲低功耗模數轉換器 (ADC) 是低噪聲、超低功耗18位65MSPS高速ADC系列。它設計用于實現低噪聲性能，噪聲頻譜密度為-160dBFS/Hz，具有出色的線性度和動態范圍。ADC358x具有出色的直流精度和IF采樣支持，因此適合用于各種應用。僅一個時鐘周期的短延遲對高速控制環路有益。該ADC在65MSPS時僅消耗119mW，其耗隨采樣速率降低。

數據手冊：*附件：Texas Instruments ADC358x低噪聲低功耗ADC數據手冊.pdf

Texas Instruments ADC358x使用串行LVDS (SLVDS) 接口輸出數據，從而最大限度地減少數字互連數量。該器件支持單通道和雙通道選項。ADC358x是引腳對引腳兼容系列，具有不同速度等級。它采用40引腳QFN封裝 (5mm x 5mm)，支持-40?C至+105?C擴展工業溫度范圍。

特性

• 18位10/25/65MSPS ADC
• 噪聲本底：-160dBFS/Hz
• 77mW (10MSPS) 至119mW (65MSPS) 超低功耗，優化功率調節
• 一個時鐘周期（1線SLVDS）延遲
• 指定18位，無失碼
• INL/DNL：±7/±0.7LSB（典型值）
• 基準（外部或內部）
• 900MHz (3dB) 輸入帶寬
• 工業溫度范圍：-40°C至+105°C
• 片上數字濾波器（可選）
  • 抽取2、4、8、16、32
  • 32位NCO
• 串行LVDS數字接口（2線、1線和1/2線）
• 40-WQFN (5mm × 5mm) 小尺寸封裝
• 頻譜性能 (f IN =1MHz)
  • SNR：84.5dBFS
  • SFDR：95dBc HD2、HD3
  • SFDR：100dBFS最差雜散
• 頻譜性能 (f IN =20MHz)
  • SNR：83.5dBFS
  • SFDR：90dBc HD2、HD3
  • SFDR：95dBFS最差雜散

功能框圖

德州儀器ADC358x系列低噪聲低功耗ADC技術解析

一、產品概述

德州儀器(TI)推出的ADC358x系列是一款高性能18位模數轉換器(ADC)家族，包含ADC3581(10MSPS)、ADC3582(25MSPS)和ADC3583(65MSPS)三個型號。該系列專為低噪聲和超低功耗設計，在工業監測、通信基礎設施、頻譜分析、雷達/聲納等應用中表現出色。

?關鍵特性?：

• 18位分辨率，無失碼
• 采樣率范圍：0.5-65MSPS
• 噪聲基底低至-160dBFS/Hz
• 超低功耗：10MSPS時77mW，65MSPS時119mW
• 低延遲：1個時鐘周期(1-wire SLVDS接口)
• 優異的線性度：INL±7LSB(typ)，DNL±0.7LSB(typ)
• 輸入帶寬高達900MHz(-3dB)
• 工作溫度范圍：-40至+105°C工業級

二、核心技術創新

1. 低噪聲設計架構

ADC358x采用優化的采樣保持架構和校準技術，實現了出色的噪聲性能：

• 噪聲譜密度：-160dBFS/Hz(65MSPS時)
• SNR：84.5dBFS(1MHz輸入)
• SFDR：95dBc(HD2/HD3)

特別值得一提的是其自動歸零(auto-zero)技術，通過周期性校準顯著降低了1/f閃爍噪聲，這對于低頻應用尤為重要。該功能在ADC3581/2中默認啟用，ADC3583可通過寄存器配置啟用。

2. 功耗優化技術

系列產品采用創新的功耗調節技術：

• ?動態功耗調節?：功耗隨采樣率線性變化(10MSPS時77mW，65MSPS時119mW)
• ?接口功耗優化?：支持1/2-wire SLVDS模式，可減少50%接口功耗
• ?時鐘模式選擇?：單端時鐘輸入可節省約1mA電流
• ?多級電源管理?：可單獨關閉ADC內核、參考電路、時鐘緩沖等模塊

3. 數字下變頻(DDC)子系統

ADC358x集成了靈活的數字處理功能：

• ?可編程NCO?：32位數控振蕩器，調諧精度達FS/232
• ?多種抽取模式?：支持2/4/8/16/32倍實數或復數抽取
• ?雙通道處理?：可同時處理兩個獨立頻段(需使用通道B接口)
• ?輸出增益補償?：可選3dB(實數模式)或6dB(復數模式)數字增益

三、關鍵性能參數

1. 動態性能(外部1.6V參考，-1dBFS輸入)

2. 直流精度

四、應用設計要點

1. 前端設計建議

?采樣毛刺濾波器?：

• DC-30MHz應用：33Ω電阻與180nH電感串聯
• 30-70MHz應用：33Ω電阻與120nH電感串聯

?驅動放大器選擇?：

• <3MHz：THS4561(0.8mA/通道)
• <10MHz：THS4551(1.4mA/通道)
• <70MHz：THS4541(10mA/通道)

注意：使用單電源供電時需考慮放大器輸出擺幅限制，必要時采用負電源供電。

2. 參考電壓配置

提供三種參考模式：

1. ?內部參考?：1.2V帶隙基準經1.33倍放大至1.6V
2. ?外部1.6V直接輸入?：適合高精度應用
3. ?外部1.2V緩沖模式?：通過內部緩沖器放大至1.6V

推薦在VREF引腳放置10μF+0.1μF去耦電容，布局時應盡量靠近芯片引腳。

3. 時鐘設計

• 建議使用差分時鐘輸入以獲得最佳性能
• 單端時鐘模式可節省功耗，但需確保直流偏置在0.9V
• 時鐘抖動直接影響高頻SNR：
  • 100fs抖動時20MHz SNR=83.5dBFS
  • 1ps抖動時20MHz SNR=77.8dBFS

五、典型應用場景

1. 頻譜分析系統

ADC358x的高動態范圍(84.5dB SNR)和寬輸入帶寬(900MHz)使其成為頻譜分析的理想選擇。配合內部DDC，可實現：

• 實時頻域分析
• 多頻段同步監測
• 輸出數據率靈活調節

2. 軟件定義無線電(SDR)

關鍵優勢：

• 復數抽取支持直接中頻采樣
• NCO實現精準頻點選擇
• 低功耗適合便攜設備

3. 工業監測系統

• -40至+105°C工業溫度范圍
• 優異的直流精度(±7LSB INL)
• 抗干擾能力強(SFDR>95dBc)

六、評估與開發支持

TI提供完整的開發生態系統：

• ADC358xEVM評估模塊
• TINA-TI仿真模型
• 參考設計文檔(SBAS873A)
• WEBENCH?設計工具支持

開發建議：

1. 上電后需200,000個時鐘周期完成內部校準
2. 通過RESET引腳或軟件復位初始化寄存器
3. 優先配置輸出接口映射(寄存器0x07)和EFUSE加載(寄存器0x13)