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AD9218双10位单片采样模数转换器数据手册

2020-7-20 17:26:09  441 AD9218 模数转换器
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  特征
  双10位、40 msps、65 msps、80 msps和105 msps模数转换器;低功率:275兆瓦,每通道105毫每秒;片上参考和跟踪保持;每个通道300兆赫模拟带宽;信噪比=57分贝@41兆赫,编码=80毫秒/秒;每个通道1 V P-P或2 V P-P模拟输入范围;3.0 V单电源操作(2.7 V至3.6 V);单通道操作的断电模式;二进位或偏移二进制输出模式输出数据对齐模式;与8位AD9288兼容的引脚;–75 dbc信道间串扰。
  应用
  电池供电仪表;手持式示波器;低成本数字示波器;I和Q通信超声波设备。
  一般说明
  AD9218是一个双10位单片采样模数转换器,具有片上跟踪和保持电路。该产品成本低,功耗低,体积小,使用方便。AD9218以105 msps的转换速率运行,在其整个工作范围内具有出色的动态性能。每个通道都可以独立操作。
  ADC只需要一个3.0V(2.7V到3.6V)电源和一个时钟就可以完全工作。许多应用程序不需要外部引用或驱动程序组件。数字输出与TTL/CMOS兼容,独立的输出电源引脚支持与3.3V或2.5V逻辑接口
  时钟输入与ttl/cmos兼容,10位数字输出可在3.0v(2.5v至3.6v)电源下工作。用户可选择的选项提供断电模式、数字数据格式和数字数据定时方案的组合。在断电模式下,数字输出被驱动到高阻抗状态。
  
  产品亮点
  1、低功率。在105 msps时,每个通道仅消耗275兆瓦的功率。其他速度等级按比例缩小,同时保持高交流性能。
  2、PIN兼容性升级。允许从8位设备轻松迁移到10位设备。与8位AD9288双ADC兼容的引脚。
  3、使用方便。片上参考和用户控制在系统设计中提供了灵活性。
  4、高性能。用奈奎斯特输入保持54分贝信噪比在105毫秒每秒。
  5、频道串扰。在-75摄氏度时非常低。
  6、采用先进的CMOS工艺制造。在一个在工业温度范围(-40°C至+85°C)内指定的48引线低剖面方形扁平封装(7 mm×7 mm LQFP)。
  术语
  模拟带宽
  模拟输入频率,在该频率下基频(由fft分析确定)为减少3分贝。
  孔径延迟上升沿50%点之间的延迟编码命令和模拟输入的瞬间是抽样的。
  孔径不确定度(抖动)
  孔径延迟的采样-采样变化。
  串扰
  合到由低电平信号驱动的一个信道上当相邻干扰信道由满标度信号。
  差分模拟输入电阻,差分模拟输入电容,差分模拟输入阻抗。
  在每个模拟点测得的实际阻抗和复阻抗输入端口。电阻是静态测量的,测量电容和差动输入阻抗使用网络分析仪。
  差分模拟输入电压范围
  必须施加到转换器产生全尺寸响应。峰值差分通过观察单个管脚上的电压来计算电压从另一个引脚上减去电压,即180度数不同步。峰间差分计算公式如下将输入相位旋转180度并再次取峰值测量。然后计算两者之间的差异峰值测量。微分非线性任何码宽与理想1lsb步距的偏差。
  有效位数(ENOB)
  有效位数是根据测量的基于公式的信噪比:
  
  编码脉冲宽度/占空比
  脉冲宽度高是编码脉冲应保持逻辑1状态以达到额定值性能;脉冲宽度低是最小时间编码脉搏应该保持在低状态。见时间含义在文本中更改tench。在给定的时钟频率下,这些规范定义可接受的编码占空比。
  满标度输入功率
  以dBm表示。使用以下公式计算:
  
  增益误差
  增益误差是测量值和理想值之间的差ADC的满标度输入电压范围。谐波失真,秒有效值信号振幅与二次谐波分量,用dbc表示。
  谐波失真,第三
  有效值信号振幅与三次谐波分量,用dbc表示。
  积分非线性
  传递函数与参考线的偏差使用“最佳直线”以1lsb的分数测量由最小二乘曲线拟合确定。
  最小转换率
  最低模拟信号信噪比的编码速率频率下降不超过3分贝低于保证极限。
  最大转化率
  执行参数测试时的编码速率。
  输出传播延迟
  编码器A或编码B和各自的50%平交道口通道的输出数据位。
  噪声(适用于ADC内的任何范围):
  
  其中z是输入阻抗,fs是设备的满标度对于所讨论的频率,snr是输入电平,信号是ADC内的信号电平以低于满刻度的分贝表示。此值包括热噪声和量化噪声。
  电源抑制比
  输入偏移电压的变化与电源电压。
  信噪比和失真(SINAD)
  均方根信号振幅的比值(设为低于满标度1分贝)所有其他光谱分量之和的均方根值,包括谐波但不包括直流电。
  信噪比(无谐波)
  有效值信号振幅的比率(设置为低于满值1分贝比例)至所有其他光谱总和的均方根值部件,不包括前五次谐波和直流电。
  无杂散动态范围(SFDR)
  有效值信号振幅与峰值杂散光谱成分。峰值杂散分量可能是谐波,也可能不是谐波。在DBC中报告(即,随着信号电平降低而降低)或dbfs(始终与back相关转换满刻度)。
  双音互调失真抑制
  任一输入音调的rms值与rms值的比率最差的三阶互调产物;在DBC中报告。
  双音SFDR
  任一输入音调的rms值与rms值的比率峰值杂散分量。峰值杂散分量可能是也可能不是IMD产品。在DBC中报告(即,当信号电平降低时降级)或在dbfs中(始终相关返回到转换器满刻度)。
  最差的其他刺激
  有效值信号振幅与最差的杂散分量(不包括第二和第三分量谐波)以dbc表示。
  瞬态响应时间
  瞬态响应定义为ADC所需的时间在10%以上的瞬态后重新获得模拟输入负满标度至正满标度以下10%。
  超出范围的恢复时间
  超出范围的恢复时间是ADC需要的时间在10%以上的瞬态后重新获得模拟输入正满标度至负满标度以上10%或10%负满刻度以下至正满刻度以下10%。
  等效电路:
  
  
  典型性能特征:
  
  操作理论
  AD9218 ADC体系结构是每级一位的流水线类型转换使用开关电容技术。这些实习机会确定7个msbs并驱动3位闪存。每个阶段提供足够的重叠和误差修正,允许优化或精度比较器。输入缓冲区是差分,两组输入都有内部偏差。这个允许最灵活地使用交流耦合或直流耦合差分或单端输入模式。输出暂存块对齐数据,执行错误更正,并馈送输出缓冲区的数据。输出缓冲器组通电从单独的电源,允许调整输出电压摆动。在表现上没有明显的差别在两个频道之间。
  使用AD9218编码输入
  任何高速adc对用户提供的采样时钟的质量都非常敏感。轨道保持电路本质上是一个混频器。时钟上的任何噪声、失真或定时抖动都与模拟到数字输出处的所需信号相结合。因此,在设计ad9218的编码输入时已经相当小心,并且建议用户对时钟源给予相应的考虑。编码输入完全兼容ttl/cmos。
  数字输出
  数字输出与ttl/cmos兼容,功耗更低。在断电期间,输出缓冲器转换到高阻抗状态。数据格式选择选项支持双补码(设置高)或偏移二进制输出(设置低)格式。
  模拟输入
  AD9218的模拟输入是差分缓冲器。最好的动态性能,A和A处的阻抗应匹配。在设计AD9218的模拟输入部分时特别小心,以防止输入过大时损坏和数据损坏。标称输入范围为1.024v p-p。在共模噪声最小、偶次谐波减少的情况下,采用差分驱动可获得最佳性能。图42示出了用于交流耦合应用的ad9218通过宽带RF变压器差分驱动的示例。如图43所示,需要直流耦合差分驱动器的应用可以使用AD8138差分输出运放进行调节。
  
  电压基准
  AD9218(VREF OUT)内置了一个稳定、准确的1.25 V电压基准。通常,将销5(refa)和销7(refb)绑到销6(ref)上使用内部参考。可以通过改变应用于ad9218的参考电压输入来独立地调整每个信道的输入范围。当参考值调整为±5%时,性能没有明显下降。ADC的满标度范围跟踪基准电压,基准电压线性变化(VREF的5%变化导致满标度的5%变化)。
  时机
  AD9218提供锁存数据输出,有五条管道延误。数据输出可用一个传播延迟(TPD)在encode命令的上升沿之后(参见图2通过图4)。输出数据行和负载的长度放置在其上应尽量减少瞬变在AD9218内。这些瞬变可能会降低转换器的动态性能。最低保证转换率为20 msps。准时速率低于20 msps,动态性能下降。
  用户选择选项
  两个管脚可用于多种操作模式的组合,允许用户关闭两个通道的电源,不包括参考,或者只是B频道。两种模式都会放置输出处于高阻抗状态的缓冲器。断电后的恢复状态在通电后的10个时钟周期内完成。另一个选项允许用户倾斜b通道输出半个时钟周期的数据。换句话说,如果两个时钟馈送至AD9218,180度异相,使数据对齐允许通道B输出数据在时钟A的上升沿。如果提供相同的编码时钟对于通道和数据对齐管脚均已启用,则输出数据从通道B到通道A。如果两个通道都提供相同的编码时钟通道和数据对齐引脚被禁用,两个输出都是在时钟的同一上升沿上传送。
  应用程序信息
  AD9218的宽模拟带宽使它非常对各种高性能接收机和编码器应用程序。图44显示了用于电缆的典型低成本I和Q解调器实现,卫星或无线局域网调制解调器接收器。优秀的高模拟输入下adc的动态性能频率和编码速率允许用户直接使用取样技术。如果采样消除或简化了模拟混频器和过滤级,以降低总系统成本和功率。
  
  评估委员会
  AD9218/AD9288客户评估板提供了测试AD9218或AD9288的简单方法。两个部件的兼容引脚有助于使用一个PCB测试任何一个部件。pcb需要电源、时钟源和滤波模拟源,以便进行所需的大多数adc测试。
  电源连接器
  电源通过一个可拆卸的12线电源板提供给电路板。运行电路板所需的最低3V电源为V、V和V。为了允许使用可选的放大器路径,需要±5V电源。
  模拟输入
  每个通道都有一个独立的模拟路径,该路径使用宽带变压器从输入sma处的单端正弦源差分驱动adc。变压器路径可以被旁路,以允许使用两个AD8138运放的直流耦合路径,并进行简单的电路板修改。模拟输入应经过带通滤波,以消除输入信号中的任何谐波,并尽量减少混叠。
  电压基准
  AD9218具有一个内部1.25 V电压基准;可以通过在电源连接器处连接两个外部电压基准并在E18和E19处设置跳线来代替使用每个通道的外部基准。评估板出厂时已配置为内部参考模式。
  计时
  每个通道可以由一个公共时钟输入在SMA输入编码A和编码B。通道也可以由一个简单的板修改独立时钟。时钟输入应该是一个低抖动正弦源,以获得最大的性能。
  数据输出
  数据输出通过两个10位锁存器锁存在板上,并驱动一个8线连接器,该连接器与analog Devices,Inc.提供的双通道FIFO板兼容。该板与ADC分析仪软件一起,可以大大简化ADC测试。
  数据格式/增益
  在位于s1、s2跳线的dfs跳线处,dfs/增益管脚可以偏置以进行所需的操作。
  时机
  如果需要,可以在pcb上控制每个通道上的定时。如果需要,锁存器上的时钟信号或进入输出80线连接器的数据就绪信号可以反转。跳线还允许针s1和针s2的偏压,用于断电和正时对准控制。
  故障检修
  如果电路板工作不正常,请尝试以下操作:
  (1)、验证IC引脚的电源。
  (2)、检查所有跳线是否处于所需操作模式的正确位置。
  (3)、确认V为1.23 V。
  (4)、尝试以低速(20 msps/1 mhz)运行编码时钟和模拟输入,并监控LCX821输出、DAC输出和ADC输出以进行切换。
  AD9218评估板作为模拟设备客户的设计示例提供。模拟设备对适销性或特定用途的适用性不作任何明示、法定或暗示的保证。

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