ADC12DJ5200-SEP 产品技术总结

ADC12DJ5200-SEP器件是一款射频采样千兆采样模数转换器（ADC），可直接对从直流到10GHz以上的输入频率进行采样。ADC12DJ5200-SEP可配置为双通道5.2GSPS ADC或单通道10.4GSPS ADC。支持高达 10GHz 的可用输入频率范围，可对频率捷变系统进行 L 波段、S 波段、C 波段和 X 波段的直接射频采样。
*附件：adc12dj5200-sep.pdf

ADC12DJ5200-SEP 使用高速JESD204C输出接口，具有多达 16 个串行通道，支持高达 17.16Gbps 的线速。通过JESD204C子类 1 支持确定性延迟和多设备同步。JESD204C接口可以配置为权衡线路速率和通道数。支持 8b/10b 和 64b/66b 数据编码方案。64b/66b 编码支持前向纠错 （FEC），以提高误码率。该接口向后兼容JESD204B接收器。

创新的同步功能，包括无噪声孔径延迟调整和 SYSREF 窗口，简化了多通道应用的系统设计。可选的数字下变频器（DDC）可提供到基带的数字转换并降低接口速率。可编程FIR滤波器允许片内均衡。

特性

• 辐射耐受性：
  • 总电离剂量 （TID）：30krad （Si）
  • 单事件闩锁 （SEL）：43 MeV-cm2/mg
  • 单事件扰乱 （SEU） 免疫寄存器
• 空间增强塑料（太空 EP）：
  • 符合 ASTM E595 排气规范
  • 供应商项目图纸 （VID） V62/22611
  • 温度范围：–55°C 至 125°C
  • 一个制造、组装和测试站点
  • 晶圆批次可追溯性
  • 延长产品生命周期
  • 扩展产品变更通知
• ADC内核：
  • 12 位分辨率
  • 单通道模式下高达 10.4GSPS
  • 双通道模式下高达 5.2GSPS
• 性能规格：
  • 本底噪声（–20dBFS，VFS = 1VPP-DIFF）：
    • 双通道模式：–151.8dBFS/Hz
    • 单通道模式：–154.4dBFS/Hz
  • ENOB（双通道，FIN = 2.4GHz）：8.6位
• VCMI为0V的缓冲模拟输入：
  • 模拟输入带宽 （–3dB）：8GHz
  • 可用输入频率范围：> 10GHz
  • 满量程输入电压（VFS，默认）：0.8VPP
• 无噪声孔径延迟 （tAD） 调节：
  • 精确采样控制：19-fs 步长
  • 简化同步和交错
  • 温度和电压不变延迟
• 易于使用的同步功能：
  • 自动 SYSREF 定时校准
  • 样品标记的时间戳
• JESD204C串行数据接口：
  • 最大通道速率：17.16Gbps
  • 支持 64b/66b 和 8b/10b 编码
  • 8b/10b 模式JESD204B兼容
• 可选数字下变频器 （DDC）：
  • 复抽取：4 倍（DES 模式下 IBW = 0.2*FS = 2.08GHz，双通道模式下每通道 1.04GHz）、8 倍、16 倍和 32 倍
  • 每个DDC有四个独立的32位NCO
• 峰值射频输入功率（差分）：+26.5dBm（+ 27.5dBFS，560倍满量程功率）
• 用于均衡的可编程 FIR 滤波器
• 功耗：4W
• 电源：1.1V、1.9V

参数

方框图

ADC12DJ5200-SEP 是一款由德州仪器（Texas Instruments）推出的射频采样模数转换器（ADC），具备高采样速率、宽带宽及抗辐射特性，适用于航天、电子战、卫星通信等严苛场景，以下从核心特性、功能配置、性能参数、应用场景及使用要点等方面展开总结。

一、核心特性与环境适应性

1. 抗辐射能力

• 总电离剂量（TID） ：耐受 30krad（Si），满足太空及高辐射环境使用需求。
• 单粒子效应 ：单粒子锁定（SEL）阈值为43MeV**−cm 2 /mg**，寄存器具备单粒子翻转（SEU）免疫能力，保障极端环境下数据稳定性。
• 封装与合规性 ：采用空间增强型塑料封装（Space EP），符合 ASTM E595 释气规范，适用于真空环境（如卫星设备）。

2. 温度与可靠性

• 工作温度范围 ：-55°C 至 125°C，覆盖工业及航天级温度需求。
• 生产与追溯 ：单一制造、组装和测试站点，支持晶圆批次追溯，延长产品生命周期并提供提前产品变更通知。

二、ADC 核心性能与工作模式

1. 基础参数

• 分辨率 ：12 位，无失码，确保数据转换精度。
• 采样速率 ：
  • 单通道模式：最高 10.4GSPS（采用双沿采样技术，CLK± 频率为采样速率的 1/2）。
  • 双通道模式：最高 5.2GSPS（单沿采样，CLK± 频率等于采样速率）。
• 模拟输入特性 ：
  • 缓冲模拟输入，共模电压（VCMI​）为 0V，差分输入带宽（-3dB）达 8GHz，可用输入频率范围＞10GHz，支持 L 波段、S 波段、C 波段及 X 波段直接射频采样。
  • 满量程输入电压（VFS ​ ）默认 0.8VPP，可通过寄存器（FS_RANGE_A/B）调节，范围 500mVPP-1.06VPP。

2. 工作模式配置

通过JMODE 寄存器可配置多种工作模式，核心模式分类如下：

模式类型	关键参数	应用场景
单通道模式（DES）	10.4GSPS 采样，支持 8B/10B 或 64B/66B 编码，可选 16/8/6/4/2 lanes 输出	超宽带信号采集（如电子战信号侦察）
双通道模式	5.2GSPS / 通道，独立输入，支持 DDC bypass 或抽取（4x/8x/16x/32x）	多通道同步采样（如卫星通信接收）
双输入单通道模式	10.4GSPS 采样，INA± 与 INB± 分别采样并交错，适用于前端交错跟踪保持放大器输出	高采样率下多信号源采集
测试模式	支持 PRBS（7/9/15/23/31）、时钟图案、斜坡测试等，用于系统调试与链路验证	生产测试与现场故障排查

三、关键性能指标

1. 噪声与线性度（典型值，TJ ​ =50°C，默认VFS ​ ）

性能参数	单通道模式（10.4GSPS）	双通道模式（5.2GSPS）	测试条件
噪声基底（NSD）	-154.4dBFS/Hz	-151.8dBFS/Hz	VFS ​ =1V PP −DIFF​，AIN​**=**−**20**d**BFS**
有效位数（ENOB）	8.6 Bits	8.6 Bits	FIN​**=2.4GHz（双通道），FIN ​ =347M**Hz（单通道）
信噪比（SNR）	55.4dBFS	55.6dBFS	FIN​**=347MHz，AIN ​ =−1dBFS**
无杂散动态范围（SFDR）	63dBFS	65dBFS	FIN​**=347MHz，AIN ​ =−1dBFS**
积分非线性（INL）	±2.4 LSB	±2.4 LSB	全量程范围

2. 数字信号处理功能

• 数字下变频器（DDC） ：
  • 支持 4x/8x/16x/32x 复数抽取，每 DDC 含 4 个独立 32 位数控振荡器（NCO），可实现快速频率跳变（FFH），跳变 latency 约 45-68 个 CLK 周期。
  • 抽取后带宽：4x 抽取时，单通道模式 2.08GHz，双通道模式 1.04GHz / 通道。
• 可编程 FIR 滤波器（PFIR） ：
  • 支持双通道均衡、单通道均衡及时变滤波（如 I/Q 校正），9 抽头系数，中心抽头 18 位分辨率，非中心抽头 12 位分辨率，用于频率响应补偿。

四、接口与同步特性

1. JESD204C 串行接口

• 链路特性 ：最高 16 路串行 lanes，单 lane 速率达 17.16Gbps，支持 8B/10B（兼容 JESD204B）与 64B/66B 编码，64B/66B 模式支持前向纠错（FEC），提升抗误码能力。
• 同步机制 ：支持 JESD204C subclass-1，通过 SYSREF 实现多器件确定性延迟同步，提供 SYSREF 窗口化与自动校准功能，简化时钟与 SYSREF 时序匹配。

2. 时钟与同步控制

• 采样时钟（CLK±） ：
  • 输入频率范围 800-5200MHz，支持 AC 耦合，建议使用低抖动时钟源以保证 SNR 性能。
  • 无噪声孔径延迟（tAD​）调节：19 飞秒（fs）精细步长，支持多 ADC 采样时序对齐，温度与电压漂移免疫。
• Timestamp 功能 ：通过 TMSTP± 差分输入标记特定采样点，支持外部触发事件与采样信号的时序关联。

五、电源与封装

1. 电源参数

• 供电电压 ：模拟 1.9V（VA19）、模拟 1.1V（VA11）、数字 1.1V（VD11），典型功耗 4W（单通道模式，DDC bypass），低功耗模式（PD 引脚高）功耗仅 0.18W。
• 电源抑制 ：VA11、VD11 噪声抑制功能可开启，降低电源噪声对转换性能的影响。

2. 封装信息

• 封装类型 ：144 球倒装焊 BGA（FCBGA），尺寸 10mm×10mm。
• 引脚关键功能 ：
  • 模拟输入：INA±（A4/A5）、INB±（M4/M5），50Ω 内部端接至 AGND。
  • 串行输出：DA [7:0]±（通道 A）、DB [7:0]±（通道 B），需 100Ω 差分端接。
  • 控制引脚：SCLK（F8）、SDI（G8）、SDO（H8）、SCS（E8）（SPI 接口），PD（K6）（电源 - down）。

六、应用场景

1. 电子战（EW） ：支持 SIGINT（信号情报）、ELINT（电子情报），10.4GSPS 采样与＞10GHz 带宽可捕获宽频段敌方信号。
2. 卫星通信（SATCOM） ：抗辐射特性与 - 55°C 至 125°C 工作温度，适配卫星载荷环境，双通道同步采样支持多波束接收。
3. 软件定义无线电（SDR） ：直接射频采样减少混频器等模拟组件，简化硬件设计，DDC 与 NCO 功能支持灵活频段选择。
4. 宽带动数字化仪 ：高采样率与低噪声特性，适用于雷达、超声等宽频信号采集。

七、使用要点

1. 校准配置 ：
   • Foreground 校准：需 ADC 离线，适用于系统启动阶段；Background 校准：核心轮换校准，无数据中断，功耗略高（约 4.9W）。
   • 偏移校准（OS_CAL/BGOS_CAL）：需无 DC 或近 DC 信号，避免校准误差。
2. 寄存器操作 ：通过 SPI 接口（24 位指令，含 R/W 位、15 位地址、8 位数据）配置，关键寄存器包括 JMODE（工作模式）、FS_RANGE_A/B（满量程）、TAD_COARSE/FINE（孔径延迟）。
3. PCB 设计 ：
   • 模拟地（AGND）与数字地（DGND）需共地平面，减少串扰。
   • 高速串行输出（DA/DB）需阻抗匹配（100Ω 差分），CLK± 与 SYSREF± 建议 AC 耦合并远离噪声源。