ADS54J54 四通道、14位、500MSPS模数转换器（ADC）技术手册

该ADS54J54是一款低功耗、宽带宽的 14 位 500 MSPS 四通道模数转换器 （ADC）。它支持数据速率高达 5 Gbps 的 JESD204B 串行接口，每个 ADC 支持 1 或 2 个通道。缓冲模拟输入在很宽的频率范围内提供均匀的输入阻抗，同时最大限度地减少采样保持毛刺能量。采样时钟分频器为系统时钟架构设计提供了更大的灵活性。该ADS54J54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）。可选的 2 倍抽取滤波器提供高通或低通滤波器模式。
*附件：ads54j54.pdf

特性

• 4通道、14位500 MSPS ADC
• 具有高阻抗输入的模拟输入缓冲器
• 灵活的输入时钟缓冲器，带 1/2/4 分频
• 1.25 伏聚丙烯差分满量程输入
• JESD204B串行接口
  • 符合子类 1 标准，最高可达 5 Gbps
  • 每个ADC1通道，最高可达250 Msps
  • 每个ADC2通道，最高可达500 Msps
• 64引脚QFN封装（9 mm x 9 mm）
• 主要规格：
  • 功耗：875 mW/ch
  • 输入带宽 （3 dB）：900 MHz
  • 孔径抖动：98 fs rms
  • 信道隔离度：85 dB
  • ƒ 的性能 在 = 1.25 V 时为 170 MHz 聚丙烯 ，1 通道 2x 抽取 –1 dBFS
    • 信噪比：67.2 dBFS
    • SFDR：85 dBc HD2,3;95 dBFS 非 HD2,3
  • ƒ 的性能 在 = 370 MHz（1.25 V时） 聚丙烯 ，2 通道无抽取 –1 dBFS
    • 信噪比：64.7 dBFS
    • SFDR：75 dBc HD2,3;83 dBFS 非 HD2,3

参数

方框图

ADS54J54 是德州仪器推出的低功耗 14 位四通道高速模数转换器（ADC），核心优势为高采样率、宽输入带宽与 JESD204B 串行接口，适配多载波蜂窝通信、雷达、测试测量等对多通道同步与动态性能要求严苛的场景。

核心参数与特性

• 硬件规格 ：四通道差分输入，最高采样率 500 MSPS；输入带宽达 900 MHz，差分满量程输入 1.25 VPP；JESD204B 接口支持子类 1 同步，单通道 1 lane 时速率 250 MSPS、2 lanes 时速率 500 MSPS，最高串行速率 5 Gbps。
• 精度性能 ：SNR 典型值 64.7~67.2 dBFS，SFDR 最高达 95 dBc（非二次 / 三次谐波）；积分非线性（INL）±3 LSB，微分非线性（DNL）±0.9 LSB；通道隔离度 85 dB，孔径抖动仅 98 fs rms。
• 功耗与封装 ：单通道功耗 875 mW，4 通道全工作时功耗约 3.46 W；支持深度睡眠（791 mW）、轻度睡眠（1.68 W）等低功耗模式；采用 64 引脚 VQFN 封装（9mm×9mm），工作温度 -40°C~+85°C，HBM ESD 等级 ±1000V。
• 时钟与同步 ：内置时钟分频器（1/2/4 分频），支持差分时钟输入；SYSREF 引脚实现多芯片确定性延迟同步，提供脉冲 / 间隙 - 周期 / 周期三种 SYSREF 模式。

功能与工作模式

• 核心功能 ：支持 2x 抽取滤波器（低通 / 高通可选，阻带衰减 40 dB）；内置快速过范围指示（OVR），6 个时钟周期响应，阈值可编程；JESD204B 接口支持 PRBS、斜坡等测试模式，帧格式可灵活配置。
• 性能优化 ：模拟输入缓冲器提供高阻抗输入，减少采样毛刺能量；支持通道独立电源管理，可通过引脚或 SPI 控制功耗模式；时钟相位可选，支持多相位配置以优化时序。
• 电源管理 ：提供全局掉电、待机、深度睡眠、轻度睡眠四种低功耗模式，深度睡眠唤醒时间 1.4 ms，轻度睡眠唤醒时间 8 μs；多档供电电压（1.8V/1.9V/3.3V），无严格上电顺序要求。
• 同步与扩展 ：支持拆分模式运行，通道 A/B 与 C/D 可配置不同采样率，需独立 SYSREF 与 SYNC 信号；SPI 接口支持 3/4 线模式，可配置寄存器实现滤波器、时钟、JESD204B 等参数调整。

应用场景

适用于多载波多模蜂窝接收机（TDD-LTE/FDD-LTE/CDMA 等）、微波回程链路、无线直放站、分布式天线系统（DAS）、宽带软件无线电、数据采集、测试测量仪器、信号情报与干扰系统、雷达与卫星系统、电缆基础设施等场景。

关键设计要点

• 电源要求 ：模拟电源（AVDD18/AVDD33）与数字电源（DVDD/IOVDD）需分开布线，减少串扰；每个电源引脚就近配置 0.1μF 去耦电容，电源源头并联 1μF、10μF 电容增强滤波。
• 布局建议 ：模拟输入通道远离数字输出与时钟线，减少平行走线；JESD204B 差分线采用 100Ω 阻抗控制，等长布线并靠近接收端端接；时钟输入电路需优化阻抗匹配，降低外部抖动引入。
• 配置方式 ：通过 SPI 接口配置寄存器，实现抽取滤波器开关、过范围阈值、JESD204B 帧格式、功耗模式等功能调整；上电后需通过 SRESETb 引脚硬件复位初始化，JESD204B 接口需遵循特定初始化序列。