Texas Instruments ADC358x低噪声低功耗模数转换器 (ADC) 是低噪声、超低功耗18位65MSPS高速ADC系列。它设计用于实现低噪声性能，噪声频谱密度为-160dBFS/Hz，具有出色的线性度和动态范围。ADC358x具有出色的直流精度和IF采样支持，因此适合用于各种应用。仅一个时钟周期的短延迟对高速控制环路有益。该ADC在65MSPS时仅消耗119mW，其耗随采样速率降低。

数据手册：*附件：Texas Instruments ADC358x低噪声低功耗ADC数据手册.pdf

Texas Instruments ADC358x使用串行LVDS (SLVDS) 接口输出数据，从而最大限度地减少数字互连数量。该器件支持单通道和双通道选项。ADC358x是引脚对引脚兼容系列，具有不同速度等级。它采用40引脚QFN封装 (5mm x 5mm)，支持-40⁰C至+105⁰C扩展工业温度范围。

特性

• 18位10/25/65MSPS ADC
• 噪声本底：-160dBFS/Hz
• 77mW (10MSPS) 至119mW (65MSPS) 超低功耗，优化功率调节
• 一个时钟周期（1线SLVDS）延迟
• 指定18位，无失码
• INL/DNL：±7/±0.7LSB（典型值）
• 基准（外部或内部）
• 900MHz (3dB) 输入带宽
• 工业温度范围：-40°C至+105°C
• 片上数字滤波器（可选）
  • 抽取2、4、8、16、32
  • 32位NCO
• 串行LVDS数字接口（2线、1线和1/2线）
• 40-WQFN (5mm × 5mm) 小尺寸封装
• 频谱性能 (f IN =1MHz)
  • SNR：84.5dBFS
  • SFDR：95dBc HD2、HD3
  • SFDR：100dBFS最差杂散
• 频谱性能 (f IN =20MHz)
  • SNR：83.5dBFS
  • SFDR：90dBc HD2、HD3
  • SFDR：95dBFS最差杂散

功能框图

德州仪器ADC358x系列低噪声低功耗ADC技术解析

一、产品概述

德州仪器(TI)推出的ADC358x系列是一款高性能18位模数转换器(ADC)家族，包含ADC3581(10MSPS)、ADC3582(25MSPS)和ADC3583(65MSPS)三个型号。该系列专为低噪声和超低功耗设计，在工业监测、通信基础设施、频谱分析、雷达/声纳等应用中表现出色。

‌关键特性‌：

• 18位分辨率，无失码
• 采样率范围：0.5-65MSPS
• 噪声基底低至-160dBFS/Hz
• 超低功耗：10MSPS时77mW，65MSPS时119mW
• 低延迟：1个时钟周期(1-wire SLVDS接口)
• 优异的线性度：INL±7LSB(typ)，DNL±0.7LSB(typ)
• 输入带宽高达900MHz(-3dB)
• 工作温度范围：-40至+105°C工业级

二、核心技术创新

1. 低噪声设计架构

ADC358x采用优化的采样保持架构和校准技术，实现了出色的噪声性能：

• 噪声谱密度：-160dBFS/Hz(65MSPS时)
• SNR：84.5dBFS(1MHz输入)
• SFDR：95dBc(HD2/HD3)

特别值得一提的是其自动归零(auto-zero)技术，通过周期性校准显著降低了1/f闪烁噪声，这对于低频应用尤为重要。该功能在ADC3581/2中默认启用，ADC3583可通过寄存器配置启用。

2. 功耗优化技术

系列产品采用创新的功耗调节技术：

• ‌动态功耗调节‌：功耗随采样率线性变化(10MSPS时77mW，65MSPS时119mW)
• ‌接口功耗优化‌：支持1/2-wire SLVDS模式，可减少50%接口功耗
• ‌时钟模式选择‌：单端时钟输入可节省约1mA电流
• ‌多级电源管理‌：可单独关闭ADC内核、参考电路、时钟缓冲等模块

3. 数字下变频(DDC)子系统

ADC358x集成了灵活的数字处理功能：

• ‌可编程NCO‌：32位数控振荡器，调谐精度达FS/2³²
• ‌多种抽取模式‌：支持2/4/8/16/32倍实数或复数抽取
• ‌双通道处理‌：可同时处理两个独立频段(需使用通道B接口)
• ‌输出增益补偿‌：可选3dB(实数模式)或6dB(复数模式)数字增益

三、关键性能参数

1. 动态性能(外部1.6V参考，-1dBFS输入)

参数	ADC3581(10MSPS)	ADC3582(25MSPS)	ADC3583(65MSPS)
SNR(1MHz)	84.5dBFS	84.9dBFS	84.8dBFS
SFDR(1MHz)	95dBc	101dBFS	101dBFS
噪声基底	-151.5dBFS/Hz	-155.9dBFS/Hz	-160dBFS/Hz
ENOB(1MHz)	13.7位	13.8位	13.7位

2. 直流精度

参数	ADC3581	ADC3582	ADC3583
无失码	18位	18位	18位
INL(typ)	±7LSB	±7LSB	±7LSB
DNL(typ)	±0.7LSB	±0.7LSB	±0.7LSB
偏移误差	±10LSB	±40LSB	±130LSB

四、应用设计要点

1. 前端设计建议

‌采样毛刺滤波器‌：

• DC-30MHz应用：33Ω电阻与180nH电感串联
• 30-70MHz应用：33Ω电阻与120nH电感串联

‌驱动放大器选择‌：

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

注意：使用单电源供电时需考虑放大器输出摆幅限制，必要时采用负电源供电。

2. 参考电压配置

提供三种参考模式：

1. ‌内部参考‌：1.2V带隙基准经1.33倍放大至1.6V
2. ‌外部1.6V直接输入‌：适合高精度应用
3. ‌外部1.2V缓冲模式‌：通过内部缓冲器放大至1.6V

推荐在VREF引脚放置10μF+0.1μF去耦电容，布局时应尽量靠近芯片引脚。

3. 时钟设计

• 建议使用差分时钟输入以获得最佳性能
• 单端时钟模式可节省功耗，但需确保直流偏置在0.9V
• 时钟抖动直接影响高频SNR：
  • 100fs抖动时20MHz SNR=83.5dBFS
  • 1ps抖动时20MHz SNR=77.8dBFS

五、典型应用场景

1. 频谱分析系统

ADC358x的高动态范围(84.5dB SNR)和宽输入带宽(900MHz)使其成为频谱分析的理想选择。配合内部DDC，可实现：

• 实时频域分析
• 多频段同步监测
• 输出数据率灵活调节

2. 软件定义无线电(SDR)

关键优势：

• 复数抽取支持直接中频采样
• NCO实现精准频点选择
• 低功耗适合便携设备

3. 工业监测系统

• -40至+105°C工业温度范围
• 优异的直流精度(±7LSB INL)
• 抗干扰能力强(SFDR>95dBc)

六、评估与开发支持

TI提供完整的开发生态系统：

• ADC358xEVM评估模块
• TINA-TI仿真模型
• 参考设计文档(SBAS873A)
• WEBENCH®设计工具支持

开发建议：

1. 上电后需200,000个时钟周期完成内部校准
2. 通过RESET引脚或软件复位初始化寄存器
3. 优先配置输出接口映射(寄存器0x07)和EFUSE加载(寄存器0x13)