3.3V低噪聲1:9扇出緩沖器ADH987S的設計與應用

在電子設計領域，緩沖器是至關重要的組件，它能有效增強信號并分配到多個輸出端。今天，我們就來深入探討Analog Devices公司推出的3.3V低噪聲1:9扇出緩沖器ADH987S，了解它的各項特性、參數以及實際應用中的要點。

文件下載：ADH987S.pdf

一、產品概述

1. 規格范圍

ADH987S是一款DC - 4.5GHz的3.3V低噪聲1:9扇出緩沖器，其規格遵循MIL - PRF - 38535 Level V標準，同時結合了RF & MICROWAVE STANDARD SPACE LEVEL PRODUCTS PROGRAM中的制造流程。該文檔主要針對其太空級版本，商業級產品的詳細操作說明和完整數據手冊可在http://www.analog.com/HMC987查詢。

2. 產品編號

具體產品編號為ADH987R701G32，它能實現DC至4.5GHz的信號處理，具備3.3V低噪聲和1:9扇出的功能。

3. 封裝信息

采用32引腳玻璃/金屬密封表面貼裝（G32）封裝，引腳有特定的功能和定義，如VCCHF為電源引腳，CLKP和CLKN為模擬輸入差分時鐘輸入引腳等。

二、產品規格

1. 絕對最大額定值

• 電源電壓（VCCHF、VCCRF、VCCA、VCCB到地）： - 0.3V至 + 4V
• 引腳CLKP、CLKN的最大RF功率： + 15dBm單端
• LVPECL最小輸出負載電阻：100歐姆到地
• LVPECL輸出負載電流：40mA/引腳
• 數字負載：有最小要求
• 數字輸入電壓范圍： - 0.3V至3.6V
• 熱阻（結到接地焊盤）：18.8°C/W
• 工作溫度范圍： - 40°C至 + 85°C
• 存儲溫度范圍： - 65°C至 + 125°C
• 最大結溫： + 125°C
• ESD敏感度（HBM）：Class 1B

2. 推薦工作條件

• 電源電壓： + 3.3V（穩壓）
• 環境工作溫度范圍： - 40°C至 + 85°C

3. 標稱工作性能特性

• 最大Vil：1.1V
• 最小Vih：2.0V
• 最大Vol：0.4V
• 最小Voh：2.3V
• 單端輸入阻抗（可選）：50 / 150Ω
• 輸出三階截點（IP3）（16GHz – 18GHz）：25dBm

4. 輻射特性

• 最大總劑量（劑量率 = 50 - 300 rads (Si) / s）：100 krads (Si)
• 單事件現象（SEP）：在有效線性能量轉移（LET） < 80 MeV - cm2/mg時，無單事件閂鎖（SEL）發生

三、電氣性能

1. 輸出功率

不同頻率和輸入功率下，OUTP1 - 8、OUTN1 - 8以及RF緩沖器RFOUTP、RFOUTN的輸出功率有相應的范圍。例如，在頻率為0.5GHz，RF引腳輸入為 - 10dBm時，OUTP1 & OUTN1輸出功率在 - 1.5dBm至 - 0.5dBm之間。

2. 噪聲和諧波

在特定輸入功率和頻率下，有相應的噪聲和諧波指標。如RF引腳輸入為6dBm、4.2GHz時，2Fo為 - 16dBm，3Fo為 - 27dBc等。

3. 相位噪聲基底

不同輸入功率和頻率下，相位噪聲基底不同。如RF引腳輸入為3dBm、4.2GHz時，相位噪聲基底為 - 157dBc/Hz。

4. 靜態電源電流和數字輸入泄漏電流

靜態電源電流Idd在所有端口開啟時為440mA，數字輸入泄漏電流在不同條件下有相應的范圍。

四、測試要求

1. 電氣測試要求

包括臨時電氣參數、最終電氣參數、A組測試要求、C組端點電氣參數、D組端點電氣參數和E組端點電氣參數等不同測試組別的要求。

2. 老化/壽命測試增量限制

在特定輸入功率和條件下，OUTP1 - 8、OUTN1 - 8以及RF緩沖器RFOUTP、RFOUTN的輸出功率有±1.0dB的增量限制，電源電流在所有端口開啟且無RF輸入信號時有±10%的增量限制。

五、老化、壽命測試和輻射

1. 老化測試和壽命測試電路

制造商需在文檔修訂級別控制下維護測試條件和電路，并應要求向相關方提供。測試電路應根據MIL - STD - 883方法1015測試條件D指定輸入、輸出、偏置和功耗等。

2. 輻射暴露電路

制造商需在文檔修訂級別控制下維護輻射暴露電路，并應要求提供。總劑量輻照測試應按照MIL - STD - 883方法1019條件A進行。

六、MIL - PRF - 38535 QMLV例外情況

1. 晶圓制造

可根據要求提供鑄造廠信息。

2. 器件組裝

器件包含雙金屬線鍵合（鋁芯片焊盤上的金線鍵合）。

3. D組測試

不進行D - 5鹽霧氣氛測試。

七、應用說明

1. 并行端口控制

通過并行引腳控制或SPI可啟用/禁用ADH987S的各種輸出。在并行模式（PMODE - SEL = 1）下，SPI輸入引腳（SCLK、SDI、SEN）被重新解釋為3位控制總線，根據真值表啟用LVPECL驅動器。在SPI控制（PMODE - SEL = 0）下，可通過Reg 0x2中的單個緩沖器使能位更靈活地啟用或禁用任何緩沖器組合。

2. 輸入級

輸入級靈活，可單端或差分驅動，支持LVPECL、LVDS或CML信號。單端驅動時，未驅動輸入應使用大交流耦合電容接地。輸入阻抗可通過Reg 0x3[3]在50Ω或150Ω單端（100Ω或300Ω差分）之間選擇，2.0V的直流偏置電平可通過編程Reg 0x03[1]=1內部生成、外部提供或通過內部LVPECL終端網絡生成。

3. 芯片使能

ADH987S有芯片使能功能（CEN），可通過CEN引腳或SPI命令（Reg 0x01[0]）關閉或停用LVPECL和RF輸出。邏輯0使芯片進入掉電狀態，邏輯1時SPI命令仍可寫入和識別。

4. LVPECL輸出級

LVPECL輸出驅動器在100Ω差分負載下可產生高達1.6Vppd的擺幅。輸出級有開關，不使用時可將輸出驅動器與負載斷開，開關串聯電阻可改善50Ω傳輸線的輸出匹配，但會導致小的直流電平偏移和擺幅下降。未使用的LVPECL輸出可懸空、端接或接地。

5. RF輸出級

RF輸出緩沖器是具有50Ω阻抗（單端）和可調功率的CML輸出級。并行模式（PMODE_SEL引腳 = 1）下為最大增益（~ + 3dBm單端），SPI控制下增益可按~3dB步長降低至 - 9dBm單端。

6. 串行端口接口（SPI）控制

ADH987G32可通過SPI或并行端口控制，SPI控制更靈活。外部引腳PMODE - SEL = 1配置為并行端口操作，PMODE - SEL = 0啟用SPI控制。SPI控制可用于重新配置輸入偏置網絡、調整RF/CML緩沖器的輸出功率控制以及單獨啟用任意LVPECL輸出。

7. 操作模式

• 串行端口接口特點：與使用移位和選通方法進行通信的通用串行端口協議兼容，適用于多芯片解決方案，可從單個串行端口總線尋址多種類型的多個芯片。
• 串行端口寫操作：遵循特定的時序和步驟，如主機在SCLK的前9個下降沿將9位數據放在SDI上，從機在SCLK的前9個上升沿移入數據等。
• 串行端口讀操作：為確保正確讀取，建議在串行數據輸出（SDO）線上使用下拉電阻（~1 - 2kΩ）。讀取操作需要兩個周期，先寫入所需地址到Reg 0x00，再在后續SPI周期中從SDO引腳獲取所需數據。

8. 寄存器映射

ADH987S有多個寄存器，如Reg 0x00用于讀取芯片ID和設置讀取控制，Reg 0x01用于主芯片使能，Reg 0x02用于單獨啟用各個緩沖器等，每個寄存器的位有特定的功能和默認值。

八、封裝和訂購信息

1. 封裝尺寸

G32封裝的尺寸可在http://www.analog.com查詢或根據要求提供。

2. 訂購指南

型號為ADH987R701G32，溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，采用32引腳玻璃/金屬密封表面貼裝封裝。

在實際設計中，工程師們需要根據具體的應用場景和需求，合理選擇和使用ADH987S，充分發揮其性能優勢。同時，要嚴格遵循其各項規格和測試要求，確保產品的可靠性和穩定性。大家在使用這款緩沖器的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區分享交流。