AD9961/AD9963數據轉換器：低功耗與高性能的完美結合

在電子設計領域，數據轉換器是至關重要的組件，它們在信號處理、通信等眾多應用中發揮著關鍵作用。今天我們要深入探討的是Analog Devices公司的AD9961/AD9963，這兩款10/12位低功耗寬帶MxFE（混合信號前端）轉換器，為我們帶來了低功耗與高性能的完美解決方案。

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產品概述

AD9961/AD9963是引腳兼容的10/12位低功耗MxFE轉換器，具備兩個采樣率為100 MSPS的ADC通道和兩個采樣率高達170 MSPS的DAC通道。它們專為需要低功耗和低成本的通信系統的收發信號路徑而優化，數字接口提供靈活的時鐘選項，發射路徑可配置為1×、2×、4×和8×插值，接收路徑則有可旁路的2×抽取低通濾波器。此外，它們還擁有五個輔助模擬通道，進一步增強了其功能的多樣性。

產品特性亮點

• 高性能低功耗：DAC在1.8 V至3.3 V單電源下工作，發射路徑在170 MSPS時功耗小于100 mW，接收路徑在100 MSPS、1.8 V電源下功耗小于350 mW。還提供睡眠和掉電模式，適用于低功耗閑置期。
• 高度集成：雙發射和雙接收數據轉換器、五個輔助數據轉換通道以及時鐘生成功能，為許多調制解調器設計提供了完整的解決方案。
• 靈活的數字接口：能與大多數數字基帶處理器無縫匹配。

技術規格詳解

發射路徑規格

AD9961和AD9963的發射路徑規格有所不同。以AD9961為例，分辨率為10位，差分非線性為0.1 LSB，增益變化在 -10%至 +10% FSR之間，增益匹配在 -2.4%至 +2.4% FSR之間，偏移誤差在 -0.03%至 +0.03% FSR之間。最大更新速率為175 MSPS，無雜散動態范圍（SFDR）在不同輸出頻率下表現出色，如fOUT = 5 MHz時為78 dBc，fOUT = 20 MHz時為68 dBc。

輔助轉換器規格

輔助轉換器包括10位和12位的DAC以及12位的ADC。10位輔助DAC的增益誤差在 ±2.0%以內，建立時間（±1%）為1 μs；12位輔助DAC的增益誤差在 ±0.8%以內。12位輔助ADC的分辨率為12位，差分非線性在 -1.0至 +1.0 LSB之間，增益誤差（內部參考）在 -2.0%至 +2.0%之間，輸入電壓范圍為0至3.2 V，最大采樣率為50 kHz。

功耗規格

AD9961/AD9963的功耗與工作模式和電源電壓有關。在1.8 V僅外部供電模式下，各電源引腳的電流消耗不同，如CLK33V為1.65 mA，TXVDD為10.7 mA等；在3.3 V僅片上穩壓器供電模式下，TXVDD為12.1 mA，CLK33V為17.0 mA等。同時，各電源引腳的電壓范圍也有明確規定，如CLK33V和TXVDD的范圍為1.72至3.63 V。

數字邏輯電平規格

CMOS輸入邏輯電平和輸出邏輯電平與DRVDD電壓有關。例如，當DRVDD = 1.8 V時，VIN邏輯高為1.2 V，VOUT邏輯高為1.35 V；當DRVDD = 3.3 V時，VIN邏輯高為2.0 V，VOUT邏輯高為2.4 V。DAC時鐘輸入的差分峰 - 峰值電壓為200至400 mV p - p diff，占空比為45%至55%，壓擺率為0.1 V/ns。

引腳配置與功能

AD9961和AD9963的引腳配置基本相同，每個引腳都有其特定的功能。例如，AUX33V是輔助ADC和輔助DAC的模擬電源引腳；RXQP和RXQN是差分ADC Q輸入引腳；SCLK是串口時鐘輸入引腳等。了解這些引腳的功能對于正確使用和設計電路至關重要。

工作原理與操作

接收路徑

接收路徑由雙差分輸入、100 MSPS的ADC和可選的2×抽取低通濾波器組成。ADC具有多級差分流水線開關電容架構和輸出誤差校正邏輯，支持高達140 MHz的IF采樣頻率，適用于欠采樣接收器。同時，其中一個ADC可以掉電，數字接口可以進入單ADC模式。

發射路徑

發射路徑包括兩個完整的插值濾波器級和高速電流輸出DAC。插值濾波器可以完全旁路或級聯，提供2×、4×或8×插值，有效提高DAC更新速率，同時抑制輸入數據速率處的鏡像。

時鐘分配

接收路徑ADC和發射路徑DAC可以直接由CLKP/CLKN輸入或片上DLL的輸出時鐘驅動。輔助ADC采樣時鐘是輸入時鐘的分頻版本，輔助DAC與串口時鐘同步更新。

數字接口

AD9961/AD9963有兩個并行接口端口，Tx端口和TRx端口，其操作取決于設備是配置為全雙工還是半雙工模式。在全雙工模式下，TRx端口輸出接收路徑的樣本，Tx端口接收發射端口的輸入樣本；在半雙工模式下，TRx端口既輸出接收路徑的樣本又接收發射路徑的輸入樣本，Tx端口禁用。

應用領域

AD9961/AD9963的高性能和低功耗特性使其適用于多種應用領域，包括無線基礎設施、微微蜂窩和毫微微蜂窩基站、醫療儀器、超聲AFE、便攜式儀器、信號發生器和信號分析儀等。

總結

AD9961/AD9963在低功耗和高性能方面表現出色，為電子工程師提供了一個強大的工具。其高度集成的功能、靈活的數字接口和廣泛的應用領域，使其成為許多設計的理想選擇。在實際應用中，我們需要根據具體需求合理配置和使用這些轉換器，以充分發揮其優勢。你在使用類似數據轉換器時遇到過哪些挑戰呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。