ADC34RF72 四通道、16位、1.5GSPS、超低噪声频谱密度（NSD）射频采样接收器技术手册

该ADC34RF72是一款 16 位、1.5GSPS（非交错）、四通道模数转换器 （ADC）。该器件设计用于最高信噪比 （SNR），并提供 −163.7dBFS/Hz 的噪声频谱密度。使用内部平均模式，NSD 可以提高到低至 -168.7dBFS/Hz。缓冲模拟输入支持50、100、200Ω的可编程内部终端阻抗，全功率输入带宽为1.8GHz （−3dB）。

该器件包括多种数字处理功能，例如用于均衡的96抽头/通道可编程FIR滤波器、12位分数延迟滤波器以及多个数字下变频器（DDC）。有八个 DDC 支持 /2、/3 和 /5 的抽取因子，最高可达 /32768。48 位 NCO 支持相位相干跳频。

该ADC34RF72支持接口速率高达24.75Gbps的JESD204B/C串行数据接口。高能效ADC架构在1.5GSPS时功耗为1.1W/ch，并以较低的采样率提供功率缩放。
*附件：adc34rf72.pdf

特性

• 16位、四通道1.5GSPS ADC
• 噪声频谱密度：-163.7dBFS/Hz
• 热噪声：75.6dBFS
• 噪声系数：14.4dB
• 单核（非交错）ADC架构
• 光圈抖动：40fs
• 缓冲模拟输入
• 输入满量程：1.44Vpp （4.1dBm）
• 全功率输入带宽 （-3dB）：1.8GHz
• 超低近距离残余相位噪声：
  • −140dBc/Hz（10kHz失调时，1GHz时）
• 频谱性能（fIN = 1GHz，-1dBFS）：
  • 信噪比平坦：72.1dBFS
  • HD2,3：68dBc
  • 非 HD2,3：93dBFS
• 96 抽头/通道可编程 FIR 均衡器滤波器
• 12 位分数延迟滤波器
• 数字下变频器 （DDC）
  • 高达 8 个 DDC
  • 复数输出：/2、/3、/4、/5 到 /32768 抽取
  • 48 位 NCO 相位相干跳频
  • 快速跳频：< 1μs
• JESD204B/C 串行数据接口
  • 最大通道速率：24.75Gbps
• 代码错误率 （CER）：1E-15 错误/样本
• 功耗：1.1W/通道（1.5GSPS）

参数

方框图

ADC34RF72 是一款 16 位四通道 1.5GSPS 射频采样模数转换器（ADC），具备高信噪比、低噪声密度及丰富数字处理功能，适用于多种高性能电子系统。

一、核心特性

1. 基础性能参数
   • 分辨率与采样率：16 位分辨率，单通道 1.5GSPS 采样率，采用非交错单核心架构，避免通道间串扰。
   • 噪声与失真指标：噪声谱密度（NSD）低至 - 163.7dBFS/Hz，开启内部平均模式可优化至 - 168.7dBFS/Hz；1GHz 输入时，平坦信噪比（SNRflat）达 72.1dBFS，二次 / 三次谐波失真（HD2、HD3）为 68dBc。
   • 输入与带宽：模拟输入全量程 1.44Vpp（4.1dBm），-3dB 全功率输入带宽 1.8GHz，支持 50Ω、100Ω、200Ω 可编程内部端接阻抗。
2. 关键功能配置
   • 数字信号处理：每通道配备 96 抽头可编程 FIR 均衡滤波器、12 位分数延迟滤波器；内置 8 个数字下变频器（DDC），支持 2/3/4/5 至 32768 的抽取比，48 位数控振荡器（NCO）实现相位相干跳频，跳频速度＜1μs。
   • 数据接口：支持 JESD204B/C 串行接口，最高通道速率 24.75Gbps，码误码率（CER）低至 1E-15 errors/sample。
   • 功耗与封装：1.5GSPS 采样率下每通道功耗 1.1W，采用 13.8mm×13.8mm FCCSP 封装，共 289 引脚。

二、适用场景

ADC34RF72 凭借高性能与多功能，广泛应用于以下领域：

• 相控阵雷达：高采样率与低相位噪声满足雷达信号精准采集需求。
• 测试测量设备：如频谱分析仪、时域数字化仪，高信噪比确保信号分析精度。
• 通信与电子战：软件定义无线电（SDR）、通信基础设施、电子战系统，支持宽频信号处理与快速跳频。
• 工业检测：晶圆检测设备，高带宽与低噪声保障检测信号的准确性。

三、硬件设计要点

1. 电源与时钟
   • 电源需求：需 3 种电源轨，分别为模拟 1.8V（AVDD18）、模拟 1.2V（AVDD12）、数字 0.9V（DVDD09），推荐模拟电源使用低噪声 LDO，数字电源用开关 DC/DC 转换器。
   • 时钟要求：差分时钟输入（CLKP/N）需 AC 耦合，输入频率范围 500-1500MHz，差分输入电压 0.6-2.8Vpp，建议时钟抖动＜50fs 以保证信噪比性能。
2. 引脚与布局
   • 关键引脚：模拟输入（IN0P/N-IN3P/N）为差分信号，需匹配阻抗；JESD204B/C 接口引脚（STX0-7P/N）为高速串行信号，需 100Ω 差分布线；电源引脚（如 AVDD12、AVDD18）需就近放置旁路电容。
   • 布局准则：模拟信号与时钟信号采用短路径、低串扰布线，差分线长度匹配；数字信号与模拟信号分区布局，避免干扰；使用电源和接地平面，降低阻抗与噪声。
3. 初始化与控制
   • 初始化流程：上电后需通过 RESET 引脚施加低脉冲复位，按 “DVDD09→AVDD12/CLKVDD12→AVDD18/GPIOVDD18” 顺序供电，复位后通过 SPI 配置内部寄存器。
   • 控制方式：支持 SPI 接口（SCLK、SDIO、SEN 引脚）配置寄存器，24 个 GPIO 引脚可配置为 NCO 控制、校准冻结、全局断电等功能。

四、工作模式与性能优化

1. 三种工作模式
   • 正常模式：4 个独立通道，每通道对应 1 个 ADC 核心，单通道功耗最低。
   • 2 倍平均模式：2 个 ADC 通道输入同一信号，内部平均处理，信噪比提升约 3dB，输出 2 个通道。
   • 4 倍平均模式：4 个 ADC 通道输入同一信号，内部平均处理，信噪比提升约 6dB，输出 1 个通道。
2. 性能优化手段
   • 噪声优化：开启内部平均模式降低噪声谱密度；模拟输入端使用巴伦（如 Marki Microwave BAL-0003SMG）实现单端 - 差分转换，减少信号失真。
   • 失真控制：时钟端采用低抖动时钟源（如 LMK04832），差分线严格匹配长度，减少相位不平衡导致的谐波失真。
   • 功耗管理：支持快速断电、通道断电、全局断电三种低功耗模式，可根据需求通过 GPIO 或 SPI 选择，平衡性能与功耗。