Texas Instruments ADC358x低噪聲低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 是低噪聲、超低功耗18位65MSPS高速ADC系列。它設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)低噪聲性能，噪聲頻譜密度為-160dBFS/Hz，具有出色的線性度和動(dòng)態(tài)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(yīng)用。僅一個(gè)時(shí)鐘周期的短延遲對(duì)高速控制環(huán)路有益。該ADC在65MSPS時(shí)僅消耗119mW，其耗隨采樣速率降低。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments ADC358x低噪聲低功耗ADC數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

Texas Instruments ADC358x使用串行LVDS (SLVDS) 接口輸出數(shù)據(jù)，從而最大限度地減少數(shù)字互連數(shù)量。該器件支持單通道和雙通道選項(xiàng)。ADC358x是引腳對(duì)引腳兼容系列，具有不同速度等級(jí)。它采用40引腳QFN封裝 (5mm x 5mm)，支持-40?C至+105?C擴(kuò)展工業(yè)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(yōu)化功率調(diào)節(jié)
• 一個(gè)時(shí)鐘周期（1線SLVDS）延遲
• 指定18位，無(wú)失碼
• INL/DNL：±7/±0.7LSB（典型值）
• 基準(zhǔn)（外部或內(nèi)部）
• 900MHz (3dB) 輸入帶寬
• 工業(yè)溫度范圍：-40°C至+105°C
• 片上數(shù)字濾波器（可選）
  • 抽取2、4、8、16、32
  • 32位NCO
• 串行LVDS數(shù)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(shù)解析

一、產(chǎn)品概述

德州儀器(TI)推出的ADC358x系列是一款高性能18位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)家族，包含ADC3581(10MSPS)、ADC3582(25MSPS)和ADC3583(65MSPS)三個(gè)型號(hào)。該系列專為低噪聲和超低功耗設(shè)計(jì)，在工業(yè)監(jiān)測(cè)、通信基礎(chǔ)設(shè)施、頻譜分析、雷達(dá)/聲納等應(yīng)用中表現(xiàn)出色。

?關(guān)鍵特性?：

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

二、核心技術(shù)創(chuàng)新

1. 低噪聲設(shè)計(jì)架構(gòu)

ADC358x采用優(yōu)化的采樣保持架構(gòu)和校準(zhǔn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了出色的噪聲性能：

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

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

2. 功耗優(yōu)化技術(shù)

系列產(chǎn)品采用創(chuàng)新的功耗調(diào)節(jié)技術(shù)：

• ?動(dòng)態(tài)功耗調(diào)節(jié)?：功耗隨采樣率線性變化(10MSPS時(shí)77mW，65MSPS時(shí)119mW)
• ?接口功耗優(yōu)化?：支持1/2-wire SLVDS模式，可減少50%接口功耗
• ?時(shí)鐘模式選擇?：?jiǎn)味藭r(shí)鐘輸入可節(jié)省約1mA電流
• ?多級(jí)電源管理?：可單獨(dú)關(guān)閉ADC內(nèi)核、參考電路、時(shí)鐘緩沖等模塊

3. 數(shù)字下變頻(DDC)子系統(tǒng)

ADC358x集成了靈活的數(shù)字處理功能：

• ?可編程NCO?：32位數(shù)控振蕩器，調(diào)諧精度達(dá)FS/232
• ?多種抽取模式?：支持2/4/8/16/32倍實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)抽取
• ?雙通道處理?：可同時(shí)處理兩個(gè)獨(dú)立頻段(需使用通道B接口)
• ?輸出增益補(bǔ)償?：可選3dB(實(shí)數(shù)模式)或6dB(復(fù)數(shù)模式)數(shù)字增益

三、關(guān)鍵性能參數(shù)

1. 動(dòng)態(tài)性能(外部1.6V參考，-1dBFS輸入)

2. 直流精度

四、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 前端設(shè)計(jì)建議

?采樣毛刺濾波器?：

• DC-30MHz應(yīng)用：33Ω電阻與180nH電感串聯(lián)
• 30-70MHz應(yīng)用：33Ω電阻與120nH電感串聯(lián)

?驅(qū)動(dòng)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(shí)需考慮放大器輸出擺幅限制，必要時(shí)采用負(fù)電源供電。

2. 參考電壓配置

提供三種參考模式：

1. ?內(nèi)部參考?：1.2V帶隙基準(zhǔn)經(jīng)1.33倍放大至1.6V
2. ?外部1.6V直接輸入?：適合高精度應(yīng)用
3. ?外部1.2V緩沖模式?：通過內(nèi)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(shí)應(yīng)盡量靠近芯片引腳。

3. 時(shí)鐘設(shè)計(jì)

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

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景

1. 頻譜分析系統(tǒng)

ADC358x的高動(dòng)態(tài)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(nèi)部DDC，可實(shí)現(xiàn)：

• 實(shí)時(shí)頻域分析
• 多頻段同步監(jiān)測(cè)
• 輸出數(shù)據(jù)率靈活調(diào)節(jié)

2. 軟件定義無(wú)線電(SDR)

關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：

• 復(fù)數(shù)抽取支持直接中頻采樣
• NCO實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)頻點(diǎn)選擇
• 低功耗適合便攜設(shè)備

3. 工業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

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

六、評(píng)估與開發(fā)支持

TI提供完整的開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)：

• ADC358xEVM評(píng)估模塊
• TINA-TI仿真模型
• 參考設(shè)計(jì)文檔(SBAS873A)
• WEBENCH?設(shè)計(jì)工具支持

開發(fā)建議：

1. 上電后需200,000個(gè)時(shí)鐘周期完成內(nèi)部校準(zhǔn)
2. 通過RESET引腳或軟件復(fù)位初始化寄存器
3. 優(yōu)先配置輸出接口映射(寄存器0x07)和EFUSE加載(寄存器0x13)