ADC12DJ5200-SP 射频采样模数转换器（ADC）技术文档总结

ADC12DJ5200-SP 器件是一款射频采样、千兆采样、模数转换器 （ADC），可直接对从 DC 到 10GHz 以上的输入频率进行采样。ADC12DJ5200-SP 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。

ADC12DJ5200-SP 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。
*附件：adc12dj5200-sp.pdf

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）：300krad （Si）
  • 单事件闩锁 （SEL）：120MeV-cm2/mg
  • 单事件扰乱 （SEU） 免疫寄存器
• 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：19fs 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）：
  • 4 倍、8 倍、16 倍和 32 倍复数抽取
  • 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

一、产品概述

ADC12DJ5200-SP 是一款 12 位分辨率的 RF 采样 ADC，支持 单通道 10.4GSPS （双沿采样技术）与 双通道 5.2GSPS （每通道）两种核心工作模式，无需传统中频（IF）转换环节，可直接对 DC 至 10GHz 以上的射频信号采样，覆盖 L 波段、S 波段、C 波段及 X 波段。器件采用 10mm×10mm 144 引脚 FCBGA 封装，工作温度范围 - 55°C 至 125°C，核心优势在于 强辐射耐受性 （总电离剂量 TID 达 300krad (Si)、单粒子锁定 SEL 阈值 120MeV-cm²/mg）与高动态性能，同时集成丰富的信号处理模块，简化多通道同步系统设计。

二、核心特性

1. 辐射耐受性与基础性能

• 辐射指标 ：
  • 总电离剂量（TID）：300krad (Si)，可在辐射环境（如航天场景）中长期稳定工作；
  • 单粒子锁定（SEL）：阈值≥120MeV-cm²/mg，单粒子翻转（SEU）免疫寄存器，避免辐射导致的寄存器数据异常；
  • 静电防护（ESD）：人体放电模型（HBM）±2000V，带电器件模型（CDM）±500V，符合工业级防护标准。
• 采样与分辨率 ：12 位固定分辨率，单通道模式采样速率最高 10.4GSPS，双通道模式每通道最高 5.2GSPS；输入带宽（-3dB）达 8GHz，可用输入频率范围＞10GHz，满量程输入电压默认 0.8VPP（可通过寄存器调整至 500mVPP~1.06VPP）。
• 信号承受能力 ：峰值 RF 输入功率（差分）达 + 26.5dBm（560 倍满量程功率），可耐受短时信号过载，避免 ADC 损坏；输入阻抗单端 50Ω，支持 AC/DC 耦合，输入共模电压（VCMI）默认 0V，适配多种前端电路。

2. 信号性能与处理能力

• 噪声与失真 ：
  • 噪声基底：单通道模式（-20dBFS 信号）低至 - 154.4dBFS/Hz，双通道模式为 - 151.8dBFS/Hz；
  • 有效位数（ENOB）：双通道模式下（FIN=2.4GHz）达 8.6 位，3 次互调失真（IMD3）、2 次谐波失真（HD2）优异，如 2.3GHz 输入时 IMD3 低于 - 78dBFS；
  • 码错误率（CER）：≤10⁻¹⁸ Errors/sample，无 “闪烁码”（Sparkle Code），信号还原可靠性高。
• 数字信号处理 ：
  • 数字下变频器（DDC） ：支持 4x/8x/16x/32x 复数抽取，每路 DDC 配备 4 个独立 32 位数控振荡器（NCO），可快速将目标频段混频至基带，降低后端数据量；支持快速频率跳变（FFH），NCO 切换延迟低至 45~68 个采样时钟周期，适配跳频通信、多目标监测场景；
  • 可编程 FIR 滤波器（PFIR） ：提供 9 抽头系数配置，支持单 / 双通道均衡、时变滤波（如 I/Q 校正），可补偿信号传输中的频率衰减，优化宽频信号完整性；
  • 抖动抑制（Dither） ：可选 “小 / 大抖动” 模式，在牺牲少量信噪比（SNR）的前提下，降低杂散信号（Spur），提升信号纯净度。

3. 同步与时钟特性

• 多设备同步 ：支持 JESD204C 子类 1（Subclass 1）同步，通过 SYSREF 信号实现确定性延迟；具备无噪声孔径延迟（t_AD）调整功能，步长精度达 19 飞秒（fs），可精准对齐多 ADC 采样时序，且延迟不受温度、电压变化影响；支持自动 SYSREF 时序校准与采样标记时间戳（Timestamp），简化多通道阵列（如雷达天线阵）设计。
• 时钟管理 ：
  • 内置锁相环（PLL）与压控振荡器（VCO），可自主生成采样时钟；支持外部低抖动时钟输入（建议＜1ps RMS），AC 耦合时可自偏置至最优共模电压（0.3V）；
  • 时钟占空比校正：自动补偿外部时钟占空比偏差（30%~70% 范围内自适应），避免采样时序偏移；
  • SYSREF 窗口 ing：可检测 SYSREF 相对于采样时钟的无效捕获区域，通过 SYSREF_POS 寄存器选择最优采样位置，最大化时序余量。

三、工作模式与功能配置

1. 核心工作模式

ADC12DJ5200-SP 通过JMODE 寄存器配置工作模式，覆盖单 / 双通道、不同抽取率与编码方式，核心模式差异如下表（部分关键模式）：

模式类型	关键参数（示例）	适用场景
单通道模式（DES）	10.4GSPS 采样率，8/16 路 JESD204C 通道，8b/10b 或 64b/66B 编码	高带宽单信号采集（如雷达）
双通道模式	每通道 5.2GSPS 采样率，8/16 路 JESD204C 通道，独立信号采集	双路并行信号监测（如电子战）
DDC 抽取模式（4x/8x）	支持 4x/8x/16x/32x 复数抽取，输出 15 位复数数据（含过 range 标记位）	窄带信号提取（如卫星通信）
双输入单通道模式	双输入分别驱动交错 ADC，采样率 2× 时钟频率，适配前端交错跟踪保持放大器（T&H）输出	超高带宽信号扩展采集

2. 校准与补偿功能

• 校准模式 ：
  • 前景校准 ：系统启动时执行，ADC 离线（输出中值代码），校准增益、偏移与线性误差，校准后信号误差显著降低（如偏移误差从 ±0.50mV 降至 ±0.15mV）；
  • 背景校准 ：ADC 正常工作时轮换校准核心（6 个亚 ADC 组成 3 个核心，轮换无数据中断），支持低功耗背景校准（LPBG）模式，离线核心断电以降低功耗，适配低功耗场景；
  • 偏移校准 ：支持前景（CAL_OS）与背景（CAL_BGOS）偏移校准，需确保输入无 DC 或近 DC 信号，校准后可消除输入缓冲器偏移导致的 fS/2 固定杂散。
• 参数微调 ：提供输入增益、偏移电压、时钟时序等微调寄存器，如通过 GAIN_TRIM_A/B 调整输入增益，通过 TADJ_A/B 调整多 ADC 间时序偏差，适配不同系统的个性化需求。