ADC3548/ADC3549 ADC 产品文档总结

ADC3548和ADC3549 （ADC354x） 是一款 14 位、250 和 500MSPS、单通道模数转换器 （ADC）。该器件专为高信噪比 （SNR） 而设计，噪声频谱密度低至 -158.5dBFS/Hz。

高能效ADC架构在500MSPS时功耗为435mW，并以较低的采样率（250MSPS时为369mW）提供功率缩放。
*附件：adc3548.pdf

ADC354x包括一个四频数字下变频器（DDC），支持宽带抽取2倍到窄带抽取32768。DDC 使用 48 位 NCO，支持相位相干和相位连续跳频。

ADC354x 配备了灵活的 LVDS 接口。在抽取旁路模式下，该器件使用 14 位宽并行 SDR 或 DDR LVDS 接口。使用抽取时，输出数据使用串行LVDS接口传输，随着抽取的增加，所需的通道数量减少。对于高抽取率，输出分辨率可以提高到32位。

特性

• 14 位、单通道 250 和 500MSPS ADC
• 噪声频谱密度：-158.5dBFS/Hz
• 热噪声：74.5dBFS
• 单核（非交错）ADC架构
• 功耗：
  • 435mW （500MSPS）
  • 369mW （250MSPS）
• 光圈抖动：75fs
• 缓冲模拟输入
  • 可编程 100 和 200Ω 端接
• 输入满量程：2Vpp
• 全功率输入带宽 （-3dB）：1.4GHz
• 频谱性能（fIN = 70MHz，-1dBFS）：
  • 信噪比：73.8dBFS
  • SFDR HD2,3：82dBc
  • SFDR 最差杂散：94dBFS
• 数字下变频器 （DDC）
  • 多达四个独立的 DDC
  • 复杂而真实的抽取
  • 抽取：2 倍、4 倍至 32768 倍抽取
  • 48 位 NCO 相位相干跳频
• DDR/串行LVDS接口
  • 用于 DDC 旁路的 16 位并行 SDR、DDR LVDS
  • 用于抽取的串行LVDS
  • 32 位输出选项，用于高抽取

参数

方框图

一、产品概述

ADC3548（250MSPS）与 ADC3549（500MSPS）是德州仪器推出的 14 位单通道高速模数转换器（ADC） ，核心优势为高采样速率、低噪声与灵活数字下变频（DDC）功能，适用于软件定义无线电（SDR）、频谱分析仪、雷达、通信基础设施等高速信号采集场景。两款产品架构一致，仅最高采样速率差异，均采用 64 引脚 VQFN（RTD 封装），支持 - 40°C 至 + 105°C 工业级工作温度，兼具高性能与小型化特性。

二、核心参数对比

两款产品核心差异为最高采样速率，关键性能参数一致，具体如下：

参数	ADC3548（250MSPS）	ADC3549（500MSPS）	备注
分辨率	14 位（无失码）	14 位（无失码）	支持 16 位 / 32 位输出分辨率切换
采样速率	最高 250MSPS	最高 500MSPS	支持 100MSPS - 最高速率连续可调
功耗（典型值）	369mW（DDR LVDS 模式）	435mW（DDR LVDS 模式）	全局断电模式功耗仅 31mW
噪声谱密度（NSD）	-155.5dBFS/Hz（f_IN=100MHz）	-158.5dBFS/Hz（f_IN=100MHz）	低噪声特性适配弱信号采集
信噪比（SNR）	73.8dBFS（f_IN=70MHz，-1dBFS）	73.8dBFS（同左）	宽带滤波模式，无过采样
无杂散动态范围（SFDR）	94dBFS（排除二次 / 三次谐波）	94dBFS（同左）	f_IN=70MHz，-1dBFS 输入
输入带宽	1.4GHz（-3dB）	1.4GHz（-3dB）	支持多奈奎斯特区信号采集
孔径抖动	75fs（典型值）	75fs（典型值）	低抖动保障高频信号采样精度
电源电压	模拟：1.2V（AVDD12）、1.8V（AVDD18）；数字：1.2V（DVDD12）、1.8V（DVDD18）	同左	需独立供电以减少数字噪声串扰

三、硬件设计关键信息

1. 封装与引脚

• 封装类型 ：64 引脚 VQFN（RTD），尺寸 9mm×9mm，暴露热焊盘需接地以保证散热（热阻 RθJA=22.3°C/W，RθJC=1.1°C/W）。
• 关键引脚功能 ：
  • 模拟输入：AINP/AINN（差分信号输入，支持 100Ω/200Ω 可编程内部端接）、VCM（共模电压输出，1.4V 典型值）。
  • 电源：AVDD12/AVDD18（模拟电源）、DVDD12/DVDD18（数字电源）、AGND/CLKGND/DGND（分模拟 / 时钟 / 数字地，需单点连接）。
  • 时钟与同步：CLKP/CLKM（差分采样时钟输入，支持 0.5Vpp-2.4Vpp 输入）、SYSREF（同步参考信号，用于多芯片同步）。
  • 数据接口：DOUT [0-15] P/M（16 路差分 LVDS 数据输出）、DCLKP/M（LVDS 数据时钟输出）、FCLK（帧时钟，DOUT0 复用）。
  • 配置与控制：SEN/SCLK/SDIO（SPI 配置接口）、RESET（高有效复位）、GPIO0/GPIO1（可配置为 SYSREF、断电控制等）。

2. 电源与时钟设计

• 电源要求 ：
  • 供电序列：需先加 1.2V 电源（AVDD12/DVDD12），再加 1.8V 电源（AVDD18/DVDD18），避免电压时序错误导致器件损坏。
  • 去耦设计：所有电源引脚需就近布置 0.1μF 陶瓷电容 + 10μF 钽电容，模拟电源推荐搭配低噪声 LDO（如 TPS7A8400），降低电源噪声串扰。
• 时钟要求 ：
  • 输入时钟需 AC 耦合，推荐外部端接以优化 AC 性能，时钟占空比需保持 35%-65%。
  • 时钟抖动要求：外部时钟抖动需 < 75fs，否则会导致 SNR degradation（如 100fs 抖动会使 1GHz 输入信号 SNR 下降至 68dBFS）。

四、核心功能与配置

1. 数字下变频（DDC）

• 多通道 DDC 架构 ：集成 4 个独立 DDC，支持单频段 / 双频段 / 四频段模式，可同时处理多个信号频段。
• 灵活 decimation 配置 ：
  • 抽取率：2×-32768× 可调，支持实数抽取（单频段）与复数抽取（多频段），复数抽取通带带宽约 80%，实数抽取约 40%。
  • 48 位 NCO：支持相位连续与无限相位相干跳频，频率范围 - FS/2 至 + FS/2，SFDR≥100dBc，可精准将目标信号变频至基带。
• 应用示例 ：500MSPS 采样时，复数抽取 8×，可将 370MHz 信号变频至 10MHz 基带，同时抑制镜像频率。

2. 数据接口与输出

• 多模式 LVDS 接口 ：
  • bypass 模式：14 位并行 SDR/DDR LVDS 输出，SDR 模式仅上升沿传输数据，DDR 模式上升 / 下降沿均传输（0 填充下降沿）。
  • 抽取模式：串行 LVDS（SLVDS）输出，通道数随抽取率减少（如抽取 32768× 时仅需 1 路 LVDS），支持 16 位 / 32 位输出分辨率（32 位用于高抽取率以避免量化噪声损失）。
• 数据格式 ：默认二进制补码，可通过寄存器配置为偏移二进制，支持过范围（OVR）指示与 PRBS 扰码（减少地弹噪声）。

3. 同步与校准

• 多芯片同步 ：通过 SYSREF 信号实现多芯片时钟与 NCO 相位同步，SYSREF 需与采样时钟边缘对齐，内置 SYSREF 监测电路，可检测 - 60ps 至 + 140ps 范围内的同步偏差。
• 数字增益与校准 ：
  • 数字增益：8 位寄存器（2's 补码），增益范围 - 6dB 至 + 6dB（步长 0.047dB），可补偿前端信号衰减。
  • 奈奎斯特区选择：支持 1-6 奈奎斯特区配置（寄存器 0x16B），需根据输入信号频率选择，确保内部校准生效。

4. 测试与诊断

• 测试模式 ：内置 ramp 、静态、翻转等测试图案，可替换 ADC 输出数据，用于验证 LVDS 接口正确性。
• 过范围检测 ：OVR 信号可通过 GPIO 或替换 LSB 输出，检测信号超出可量化范围事件，OVR 脉冲宽度可通过寄存器配置（1-256 个时钟周期）。
• 状态监测 ：寄存器 0x140 可监测 SYSREF 同步状态、NCO 频率更新状态，DAC_STATUS 寄存器指示各通道短路状态。

五、应用设计与布局

1. 典型应用

• 宽带频谱分析仪 ：搭配平衡 - 不平衡变压器（如 Marki BAL-0009SMG）将单端 RF 信号转为差分输入，通过 DDC 将宽频段信号分为多个窄频段并行处理，提升频谱分析效率。
• 雷达信号采集 ：500MSPS 采样速率可捕捉高频雷达回波信号，低孔径抖动（75fs）保障距离测量精度，多 DDC 可同时处理多个目标信号。

2. PCB 布局准则

• 分区设计 ：模拟区（AINP/AINN、CLKP/CLKM）与数字区（LVDS 输出、SPI）严格分离，模拟地 / 数字地仅在器件下方单点连接。
• 布线要求 ：
  • 模拟输入与时钟线：采用 100Ω 差分对布线，长度匹配误差 < 5mil，避免过孔，减少阻抗不连续。
  • LVDS 输出线：采用紧密耦合 100Ω 差分对，长度匹配误差 < 10mil，接收端就近端接 100Ω 电阻。
• 热设计 ：暴露热焊盘需通过过孔连接至地平面，焊接面积≥5mm×5mm，确保散热效率。

六、订购信息

型号	最高采样速率	封装	最小包装	RoHS	MSL 等级
ADC3548IRTD	250MSPS	64 引脚 VQFN	260 片 / 托盘	是	3 级（260°C 回流焊，168 小时潮湿敏感）
ADC3548IRTDT	250MSPS	64 引脚 VQFN	250 片 / 卷带	是	3 级
ADC3549IRTD	500MSPS	64 引脚 VQFN	260 片 / 托盘	是	3 级
ADC3549IRTDT	500MSPS	64 引脚 VQFN	250 片 / 卷带	是	3 级

所有型号均采用 NIPDAUAG 引脚镀层，符合无铅焊接标准，工作温度 - 40°C 至 + 85°C（商业级）、-40°C 至 + 105°C（工业级）。