ADS9219文件内容总结

ADS921x 是一系列 18 位、高速、双通道、同步采样、模数转换器 （ADC），带有用于 ADC 输入的集成驱动器。集成的ADC驱动器简化了信号链，降低了精密应用的功耗，并支持超过1MHz的高频信号。由于不需要外部去耦电容，集成ADC基准电压缓冲器针对宽带宽应用进行了优化。

ADS921x 使用串行 LVDS （SLVDS） 数据接口，可实现高速数字通信，同时最大限度地降低数字开关噪声。使用每个ADC通道的单独SLVDS输出或两个ADC通道的一个SLVDS输出读取双通道ADC数据。
*附件：ads9219.pdf

特性

• 高速低功耗：
  • ADS9219：20MSPS/通道，230mW/通道
  • ADS9218：10MSPS/通道，146mW/通道
  • ADS9217：5MSPS/通道，95mW/通道
• 2 通道，同时采样
• 功能集成：
  • 集成ADC驱动器
  • 集成精密参考
  • 共模电压输出缓冲器
• 高性能：
  • 18 位无缺失码
  • INL：±1LSB，DNL：±0.75LSB
  • 信噪比：95.5dB和104.5dB信噪比，OSR = 16
• 宽输入带宽 （–3dB）：
  • ADS9219和ADS9218：90MHz
  • ADS9217：45MHz
• 串行LVDS接口：
  • SDR 和 DDR 输出模式
  • 同步时钟和数据输出
• 扩展工作范围：–40°C 至 +125°C

参数

方框图

一、产品基础信息与核心差异对比

ADS9217、ADS9218、ADS9219 同属 ADS921x 系列，核心架构均为双通道同步采样 SAR ADC，共享集成 ADC 驱动、精密基准等特性，主要差异体现在采样速率与功耗，具体参数对比如下：

参数分类	参数名称	ADS9217	ADS9218	ADS9219	系列共同特性
基础性能	最大采样速率	5MSPS / 通道	10MSPS / 通道	20MSPS / 通道	1. 18 位分辨率无失码，INL±1LSB、DNL±0.75LSB（-40°C 至 125°C）2. 双通道同步采样，集成 ADC 输入驱动、4.096V 精密基准与共模电压输出缓冲器3. 支持 ±3.2V 差分输入满量程（FSR），输入阻抗典型值 2.4GΩ4. 串行 LVDS 接口，支持 SDR/DDR 模式与同步时钟输出，最高 DCLK 达 480MHz5. 内置数据平均（2-16 样本）、数字下变频器（DDC）与 10 位温度传感器6. 工作温度范围 - 40°C 至 125°C，封装为 6mm×6mm 40 引脚 VQFN（RHA）
基础性能	典型功耗（满速）	95mW / 通道	146mW / 通道	230mW / 通道
信号处理	模拟输入带宽（-3dB）	45MHz	90MHz	90MHz
信号处理	典型 SNR（2kHz 输入）	95.5dBFS	95.5dBFS	95.5dBFS（OSR=16 时达 104.8dBFS）
电源与电流	AVDD_5V 电流（满速）	20-24mA	33-40mA	55-59mA
电源与电流	VDD_1V8 电流（满速）	50-66mA	70.5-89mA	103-110mA

二、关键功能特性详解

1. 模拟输入与基准电路配置

1.1 模拟输入特性

• 输入类型 ：支持 AC 耦合与 DC 耦合差分输入，需确保输入共模电压与 VCMOUT 引脚电压匹配（VCMOUT 典型值：ADS9217 为 2.385V、ADS9218 为 2.410V、ADS9219 为 2.460V），共模输入范围围绕 VCMOUT 波动 ±70mV。
• 输入参数 ：输入偏置电流典型值 0.1nA，温度漂移 0.1nA/°C；输入采样电容 22pF，等效输入网络含 2Ω 与 0.6Ω 匹配电阻（如图 7-1 等效输入网络所示），适配高频信号输入。
• 线性度指标 ：全温度范围（-40°C 至 125°C）内，INL 最大 ±1.9LSB、DNL 最大 ±0.9LSB，确保高精度测量；增益误差最大 ±0.05% FSR，温度漂移最大 ±2ppm/°C，低温漂保障宽温域稳定性。

1.2 基准电压配置

• 内部基准 ：默认启用 4.096V 内部基准，温度漂移 6-20ppm/°C，需在 REFIO 引脚外接 10μF 陶瓷去耦电容滤除噪声，REFM 引脚需连接至地，基准输出电压范围 4.092V-4.1V（典型 4.096V）。
• 外部基准 ：可通过两种方式切换至外部基准：一是配置 SPI（SPI_EN=1），写入 PD_REF=1b（寄存器 0xC1，Bank1）；二是设置 SPI_EN=0，将 SDI/EXTREF 引脚拉低，外部基准电压需满足 4.076V-4.116V。

2. 数据处理与接口功能设计

2.1 数据平均（Decimation）功能

• 平均模式 ：支持 2、4、8、16 样本平均，平均使能后输出速率按对应倍数降低（如 ADS9219 用 16 样本平均时，输出速率降至 1.25MSPS / 通道），且 SNR 随平均倍数提升，OSR=16 时 SNR 可达 104.8dBFS。
• 配置方式 ：需通过多寄存器协同配置，核心寄存器包括 OSR_EN（0x0D [6]，使能平均）、OSR（0x0D [5:2]，选择平均倍数）、OSR_CLK（0xC0 [9:7]，时钟配置），同时 SMPL_SYNC 引脚可同步多器件的平均滤波复位。
• 数据输出特性 ：平均功能启用后，初始输出 N 个无效数据，后续输出平均结果（如图 7-4 数据输出时序所示），确保滤波稳定后的数据有效性。

2.2 数字下变频器（DDC）

• 核心构成 ：集成 24 位数控振荡器（NCO）与数字混频器，每个通道可输出 48 位 I/Q 数据（24 位 I+24 位 Q），NCO 为双通道共享，支持频率与相位精准配置。
• NCO 配置 ：NCO 频率通过 NCO_FREQUENCY 寄存器（0xFD、0xFE）配置，公式为fNCO ​ =224fSMP L _CLK​ ​ ×(NCOFREQUENC Y [ 23 : 0 ] ​ &0xFFFF 0 )；初始相位通过 NCO_PHASE 寄存器（0xFC、0xFD）配置，支持 0、π、2π 三种初始相位，可通过 SMPL_SYNC 引脚复位相位。
• 抽取配置 ：支持 2、4、8、16 倍抽取，需配合数据平均功能，抽取倍数通过 OSR 寄存器（0x0D [5:2]）设置，同时需配置 OSR_INIT1（0xC0 [11:10]）、OSR_INIT2（0xC4 [5:4]）等初始化寄存器，确保数据同步。

2.3 LVDS 数据接口

• 接口模式 ：支持 1 lane（单通道输出双路数据）与 2 lane（双通道分别输出）两种 lanes 配置，数据帧宽可选 24 位（默认，ADS9219/9218 仅支持）或 20 位（仅 ADS9217 支持），数据速率支持 SDR（单数据率）与 DDR（双数据率）。
• 时钟计算 ：数据时钟（DCLK）频率由采样时钟（SMPL_CLK）、lanes 数量、帧宽与速率决定，公式为，例如 ADS9219 在 2 lane、24 位 DDR 模式下，DCLK=12×SMPL_CLK（满速时 DCLK=240MHz）。
• 信号匹配 ：LVDS 差分对（如 DCLKP/DCLKM、DOUTAP/DOUTAM）需在接收端靠近器件处接 100Ω 匹配电阻，确保高频信号完整性，上升 / 下降时间最大 600ps（50Ω 传输线，20mm 长度）。

3. 特殊功能模块说明

3.1 温度传感器

• 性能指标 ：10 位精度，温度测量范围覆盖器件工作温度区间，需通过固定寄存器序列读取：
  1. 向 Bank1 的 0x90 寄存器写入 0x4000，加载温度数据至 0x91 寄存器；
  2. 读取 Bank1 的 0x91 寄存器，获取 10 位温度数据；
  3. 向 Bank1 的 0x90 寄存器写入 0x0000，完成读取。
• 温度计算 ：通过公式转换为实际温度值，温度漂移小，确保环境温度监测准确性。

3.2 数据随机化功能

• 功能作用 ：启用后 ADC 输出与伪随机序列（PRBS）或 ADC 转换结果 LSB 进行异或操作，减少数据传输过程中地弹噪声对模拟性能的干扰，尤其适用于 PCB 布局难以优化的场景。
• 配置方式 ：通过 XOR_EN（0x12 [3]，使能异或）、XOR_MODE（0xFB [2]，选择异或对象）配置，默认使用 PRBS 异或，可切换为 LSB 异或，灵活适配不同噪声抑制需求。

三、电气规格详情（典型值，TA=25°C，AVDD_5V=5V，VDD_1V8=1.8V）

3.1 供电与电流特性

器件型号	AVDD_5V 电流（满速）	AVDD_5V 电流（掉电）	VDD_1V8 电流（满速）	VDD_1V8 电流（掉电）
ADS9217	20-24mA	2mA	50-66mA	2mA
ADS9218	33-40mA	2mA	70.5-89mA	2mA
ADS9219	55-59mA	2mA	103-110mA	2mA

3.2 AC 性能指标

AC 性能参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
信号噪声失真比（SINAD）	fIN=2kHz	93	95.4	-	dB
信号噪声失真比（SINAD）	fIN=1MHz	-	94.3	-	dB
信噪比（SNR）	fIN=2kHz	93.3	95.5	-	dBFS
信噪比（SNR）	fIN=1MHz	-	94.9	-	dBFS
总谐波失真（THD）	fIN=2kHz（ADS9217/9218）	-	-120	-80	dB
总谐波失真（THD）	fIN=2kHz（ADS9219）	-	-118	-80	dB
总谐波失真（THD）	fIN=1MHz（全系列）	-	-104	-80	dB
无杂散动态范围（SFDR）	fIN=2kHz	-	118	-	dB
无杂散动态范围（SFDR）	fIN=1MHz	-	104	-	dB
孔径抖动	单端 CMOS 时钟	-	0.3	-	psRMS
孔径抖动	差分 LVDS 时钟	-	0.8	-	psRMS

3.3 数字接口电气特性

接口类型	参数名称	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
LVDS 输入（SMPL_CLK）	高电平输入电压（P-M）	AC 耦合	100	-	-	mV
LVDS 输入（SMPL_CLK）	高电平输入电压（P-M）	DC 耦合	300	-	-	mV
LVDS 输入（SMPL_CLK）	低电平输入电压（P-M）	AC 耦合	-	-	-100	mV
LVDS 输入（SMPL_CLK）	低电平输入电压（P-M）	DC 耦合	-	-	-300	mV
LVDS 输出	差分输出电压	RL=100Ω	200	350	500	mV
LVDS 输出	输出共模电压	RL=100Ω	0.88	1.1	1.32	V
CMOS 输入（CS/SCLK/SDI）	低电平输入电压（VIL）	-	-0.1	-	0.5	V
CMOS 输入（CS/SCLK/SDI）	高电平输入电压（VIH）	-	1.3	-	VDD_1V8	V
CMOS 输出（SDO）	低电平输出电压（VOL）	IOL=200μA	0	-	0.4	V
CMOS 输出（SDO）	高电平输出电压（VOH）	IOH=200μA	1.4	-	VDD_1V8	V