Texas Instruments ADC3564低噪声超低功耗模数转换器 (ADC) 是一款低功耗设计的14位125 MSPS模数转换器。该器件具有-156dBFS/Hz噪声频谱密度以及出色的线性动态范围。ADC3564提供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125MSP时仅消耗137mW，并且随采样速率降低，功耗变化非常好。

数据手册：*附件：Texas Instruments ADC3564低噪声超低功耗ADC数据手册.pdf

Texas Instruments ADC3564使用串行LVDS (SLVDS) 接口输出数据。该特性可最大限度地减少数字互连数量。该器件支持半通道、单通道和双通道选项。该器件是引脚对引脚兼容系列，具有不同速度等级。它采用40引脚VQFN封装，支持–40°C至+105°C扩展工业温度范围。

特性

• 14位125MSPS ADC
• 噪声基底：–156dBFS/Hz
• 超低功耗：137mW（在125Msps时）
• ≤ 2个时钟周期延迟
• 14位分辨率，无失码
• INL：±1.5LSB；DNL：±0.5LSB
• 基准：外部或内部
• 1200MHz (3dB) 输入带宽
• -40°C至+105°C工业温度范围
• 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）
• 小占位面积：40-WQFN (5mm × 5mm) 封装
• 频谱性能 (fIN = 10MHz)
  • SNR：77.5dBFS
  • SFDR：80dBc HD2、HD3
  • SFDR：95dBFS最差杂散
• 频谱性能 (fIN = 70MHz)
  • SNR：75dBFS
  • SFDR：75dBc HD2、HD3
  • SFDR：90dBFS最差杂散

简化框图

ADC3564低噪声超低功耗14位125MSPS高速ADC技术解析

一、产品概述

ADC3564是德州仪器(TI)推出的一款14位125MSPS低噪声、超低功耗高速模数转换器，采用5mm×5mm WQFN-40封装。该器件具有-156dBFS/Hz的噪声谱密度和仅137mW@125MSPS的功耗，专为需要高动态范围和高能效的应用设计，如工业监测、热成像、软件定义无线电和雷达系统等。

‌核心特性‌：

• ‌超低噪声‌：-156dBFS/Hz噪声谱密度(fIN=5MHz)
• ‌卓越动态性能‌：77.5dBFS SNR、80dBc HD2/HD3@10MHz
• ‌超低功耗‌：137mW@125MSPS，支持功耗分级调节
• ‌极低延迟‌：≤2时钟周期(1-wire SLVDS接口)
• ‌宽输入带宽‌：1.4GHz(-3dB)，支持IF采样
• ‌灵活数字处理‌：集成可编程数字下变频器(DDC)，支持2/4/8/16/32倍实数/复数抽取
• ‌工业级温度范围‌：-40°C至+105°C

二、架构与关键电路设计

1. 模拟信号链架构

ADC3564采用创新的流水线架构与电容阵列DAC组合设计：

• ‌前端采样网络‌：8kΩ差分输入阻抗，5.4pF输入电容
• ‌宽带采样保持‌：支持1.4GHz全功率带宽
• ‌参考电路‌：可选内部1.6V参考(±3%精度)或外部1.2V/1.6V参考

2. 数字下变频器(DDC)

‌关键功能单元‌：

• ‌32位NCO‌：调谐范围±FS/2，频率分辨率0.03Hz@125MSPS
• ‌复数混频器‌：支持6dB数字增益补偿
• ‌抽取滤波器‌：80%通带带宽，>85dB阻带抑制
• ‌双通道处理‌：支持独立频段分离(DDC MUX功能)

‌工作模式‌：

• ‌复数模式‌：输出I/Q数据，适用于频移应用
• ‌实数模式‌：作为低通滤波器，功耗降低30%

三、关键性能参数

1. 动态性能(125MSPS, -1dBFS输入)

参数	5MHz输入	10MHz输入	70MHz输入
SNR(dBFS)	77.5	77.5	75.5
SFDR(dBc)	80(HD2)	80(HD2)	75(HD2)
无杂散动态范围	92	95	84
ENOB(bits)	12.6	12.6	12.3

2. 接口时序特性

• ‌延迟特性‌：
  • 1-wire模式：1时钟周期
  • 2-wire模式：2时钟周期
• ‌SLVDS接口速率‌：
  • 14位2-wire：875Mbps/通道
  • 16位1-wire：1Gbps

四、典型应用设计

1. 宽带频谱分析前端

‌设计要点‌：

1. ‌输入驱动‌：THS4541 FDA提供3.6Vpp差分驱动
2. ‌抗混叠滤波‌：
   • 7阶椭圆滤波器(30MHz截止)
   • 配合8倍抽取实现240MHz有效带宽
3. ‌时钟设计‌：
   • LMK04828提供<100fs抖动时钟
   • 差分布线长度匹配±50μm

‌PCB布局关键‌：

• 采样网络对称布局
• VREF去耦电容紧贴引脚(10μF+0.1μF组合)
• SLVDS差分对等长(±5ps偏差)

2. 多通道采集系统同步

‌同步方案‌：

1. ‌时钟分配‌：
   • 使用LMK04828扇出缓冲
   • 添加ADCLK854时钟缓冲器
2. ‌数据对齐‌：
   • 通过SYNC引脚复位NCO相位
   • FPGA基于FCLK进行通道间校准

五、电源与布局指南

1. 电源设计方案

‌推荐架构‌：

• ‌一级转换‌：TPS62821(3.3V@93%效率)
• ‌二级稳压‌：TPS7A4701 LDO(1.8V, 4μVRMS噪声)
• ‌去耦方案‌：
  • 每电源引脚10μF+0.1μF MLCC
  • 铁氧体磁珠隔离模拟/数字供电

2. 热设计考虑

• ‌PCB散热‌：
  • 2oz铜厚
  • 散热过孔阵列(φ0.3mm, 1mm间距)
• ‌结温控制‌：
  • θJA=30.7°C/W
  • 最大功耗时ΔT≈4.2°C

六、配置与编程

1. 工作模式设置

通过SPI接口(20MHz时钟)配置：

1. ‌基准模式‌：寄存器0x0E[2:1]
   • 00：内部基准
   • 01：外部1.2V(REFBUF引脚)
   • 10：外部1.6V直接输入
2. ‌接口模式‌：寄存器0x07[2:0]
   • 011：2-wire LVDS
   • 100：1-wire LVDS
3. ‌抽取设置‌：寄存器0x25[6:4]

2. 输出位映射

支持14/16/18/20位可编程输出格式，通过0x39-0x88寄存器实现：

• ‌数据重组‌：可交换I/Q顺序
• ‌位宽扩展‌：零填充LSB实现高位对齐