ADS54J69 16 位 500 MSPS 双通道模数转换器（ADC）技术文档总结

该ADS54J69是一款低功耗、宽带宽、16位、500MSPS、双通道模数转换器（ADC）。该器件专为高信噪比 （SNR） 而设计，可提供 –159 dBFS/Hz 的本底噪声，适用于在宽瞬时带宽上实现最高动态范围的应用。该器件支持数据速率高达 10.0 Gbps 的JESD204B串行接口，每个 ADC 支持一个或两个通道。缓冲模拟输入在宽频率范围内提供均匀的输入阻抗，并最大限度地减少采样保持毛刺能量。每个ADC通道直接连接到宽带数字下变频器（DDC）模块。该ADS54J69在较大的输入频率范围内以极低的功耗提供出色的无杂散动态范围 （SFDR）。

JESD204B接口减少了接口线的数量，从而实现了高系统集成密度。内部锁相环（PLL）将ADC采样时钟相乘，以得出用于序列化每个通道的16位数据的位时钟。
*附件：ads54j69.pdf

特性

• 16位分辨率、双通道、500MSPS ADC
• 空闲通道本底噪声：–159 dBFS/Hz
• 光谱性能 （f 在 = 170 MHz，–1 dBFS）：
  • 信噪比：73 dBFS
  • NSD：–157 dBFS/Hz
  • SFDR：93 dBc
  • SFDR：94 dBc（HD2、HD3 和交错音除外）
• 光谱性能 （f 在 = 310 MHz，–1 dBFS）：
  • 信噪比：71.7 dBFS
  • NSD：–155.7 dBFS/Hz
  • SFDR：81 dBc
  • SFDR：94 dBc（HD2、HD3 和交错音除外）
• 信道隔离：100 dBc（f 在 = 170兆赫
• 输入满量程：1.9 V聚丙烯
• 输入带宽 （3 dB）：1.2 GHz
• 片上抖动
• 集成 Decimate-by-2 滤波器
• JESD204B 支持子类 1 的接口：
  • 每个ADC1通道，速率为10.0 Gbps
  • 每个ADC2通道，频率为5.0 Gbps
  • 支持多芯片同步
• 功耗：1.35 W/ch（500 MSPS 时）
• 72引脚VQFNP封装（10 mm×10 mm）

参数

方框图

ADS54J69 是德州仪器（Texas Instruments）推出的一款低功耗、宽带宽双通道模数转换器，核心优势是高分辨率与优异动态性能兼具，集成 2 倍抽取滤波器和高速 JESD204B 接口，适用于雷达、宽带无线通信、医疗影像等对高频信号采样精度有严苛要求的场景。

一、核心性能与定位

• 分辨率与采样速率 ：16 位分辨率，单通道最高 500 MSPS 采样率，采用四片交错 ADC 架构，通道隔离度达 100 dBc（170 MHz 输入）。
• 动态性能 ：170 MHz 输入、-1 dBFS 条件下，SNR 达 73 dBFS，SFDR 为 93 dBc（排除 HD2、HD3 及交错杂波后达 94 dBc），噪声谱密度（NSD）低至 - 157 dBFS/Hz；3 dB 输入带宽达 1.2 GHz，支持高频信号直接采样。
• 功耗与温度适应性 ：单通道典型功耗 1.35 W（500 MSPS），全局掉电模式功耗低至 204 mW；工作温度范围 - 40℃~85℃，结温最高 125℃。

二、关键功能与硬件特性

1. 信号处理与校正

• 集成宽频数字下变频器（DDC），内置 2 倍抽取半带 FIR 滤波器，支持低通 / 高通模式，阻带衰减约 90 dB，通带平坦度 ±0.05 dB；
• 内置抖动（Dither）功能和交错校正算法，降低杂波干扰，提升频谱纯净度；
• 支持可编程快速过范围（FOVR）检测，阈值可配置，响应延迟为 18 个时钟周期 + 4 ns。

2. 接口与封装

• 数字输出：JESD204B 子类 1 接口，支持单 ADC 1 路（10 Gbps）或 2 路（5 Gbps）通道配置，支持多芯片同步；
• 配置接口：24 位 SPI 接口（支持 1.2V~1.9V 逻辑），支持分页访问寄存器，可配置滤波、增益、功耗等参数；
• 封装规格：72 引脚 VQFNP 封装（10mm×10mm），底部裸露热焊盘，优化散热性能。

3. 电源与输入特性

• 电源配置：模拟电源 AVDD（1.9V）、AVDD3V（3.0V），数字电源 DVDD（1.9V）、IOVDD（1.15V），需先启动 IOVDD 再启动 DVDD 以确保寄存器加载正常；
• 模拟输入：差分输入满量程 1.9 Vpp，共模电压 2.1 V，内置 600Ω 偏置电阻，支持 AC/DC 耦合，输入阻抗在 170 MHz 时为 0.6 kΩ（差分）、4.7 pF（差分）。

三、工作模式与配置

• 抽取滤波模式 ：DDC 模块支持 2 倍抽取（低通 / 高通滤波），抽取后采样率可降至 250 MSPS，SNR 提升约 3 dB；
• 电源模式 ：支持全局掉电、单通道 ADC / 缓冲器掉电等多种功耗控制模式，掉电唤醒时间约 150 μs；
• 测试模式 ：JESD204B 接口支持 PRBS（2¹⁵-1）、K28.5 等测试图案，便于系统调试。

四、典型应用场景

• 雷达与天线阵列、宽带无线通信系统、有线电视 CMTS/DOCSIS 3.1 接收机；
• 通信测试仪器、微波接收机、软件无线电（SDR）、数字化仪、医疗影像诊断设备。

五、设计关键要点

1. 电源与去耦 ：各电源引脚需就近配置 0.1 μF 陶瓷电容，AVDD3V 引脚额外并联 10 μF 电容，降低电源噪声干扰；
2. 信号接口：模拟输入推荐串联 5Ω10Ω 电阻抑制寄生振荡，差分传输线特性阻抗控制为 50Ω200Ω；JESD204B 输出需 AC 耦合至接收端，传输线特性阻抗 100Ω；
3. 时钟设计：CLKIN 差分时钟输入支持 0.7Vpp1.6Vpp 幅度，建议边沿斜率≥1 V/ns 以降低孔径抖动；SYSREF 信号需为 LMFC 时钟的子谐波（1 MHz5 MHz），确保多芯片同步精度；
4. 校准与初始化：上电后需先启动 IOVDD 再启动其他电源，执行硬件复位和 PLL 校准，更改抽取率后需重新校准 ADC 核心。