LM15851 12位、4.0GSPS、RF采样宽带接收器技术手册

LM15851器件是一种宽带采样和数字调谐器件。德州仪器（TI）的千兆采样模数转换器（ADC）技术能够直接在RF下对大块频谱进行采样。集成的DDC（数字下变频器）提供数字滤波和下变频。选定的频率块可在JESD204B串行接口上使用。数据作为基带15位复数信息输出，以便于下行处理。根据数字下变频器（DDC）抽取和链路输出速率设置，该数据在串行接口的1至5个通道上输出。

LM15851器件采用68引脚VQFN封装。该器件工作在工业（–40°C ≤ T 一个 ≤ 85°C）环境温度范围。
*附件：lm15851.pdf

特性

• 出色的噪声和线性度，最高可达 F 及以上 在 = 3 吉赫
• 可配置的 DDC
• 抽取因子从 4 到 32（复基带输出）
• 4倍抽取和4000 MSPS时的
  可用输出带宽为800 MHz
• 32倍抽取和4000 MSPS时的
  可用输出带宽为100 MHz
• 低引脚数JESD204B子类1接口
• 自动优化输出通道计数
• 嵌入式低延迟信号范围指示
• 低功耗
• 主要规格：
  • 最大采样率：4000 MSPS
  • 最小采样率：1000 MSPS
  • DDC 输出字大小：15 位复数（总共 30 位）
  • IMD3：−64 dBc （F 在 = 2140 MHz ± 30 MHz，−13 dBFS）
  • FPBW （–3 dB）：3.2 GHz
  • 电源电压：1.9 V 和 1.2 V
  • 功耗
    • 减少 10 （4000 MSPS）：2 W
    • 掉电模式：<50 mW

参数

LM15851 是德州仪器推出的超宽带射频采样子系统，核心优势为 4 GHz 超高采样率、3.2 GHz 宽输入带宽与集成可编程数字下变频器（DDC），搭配 JESD204B 高速串行接口，专为射频采样接收机、软件无线电等对宽带信号直接采样和数字调谐要求严苛的场景设计。

核心参数与特性

• 硬件规格 ：最高采样率 4000 MSPS，输入带宽超 3 GHz，差分输入满量程 500 950 mVPP；采用 68 引脚 VQFN 封装（10mm×10mm），工作温度 -40°C +85°C，支持 RoHS 标准。
• 精度性能 ：12 位分辨率无丢失码，IMD3 典型值 -64 dBc，SNR 典型值 59.9 dBFS，SFDR 典型值 70.1 dBFS；孔径抖动低至 0.1 ps RMS，差分输入阻抗 80110 Ω，增益平坦度 DC2 GHz 仅 1.2 dB。
• 接口与速率 ：JESD204B 接口支持 Subclass 1，最高串行速率 10 Gbps，最多 5 路数据 lane；支持 1x/1.25x/2x/2.5x 串行速率模式，通过 DDR 和 P54 引脚配置。
• 功耗与电气特性 ：1.9V（模拟）和 1.2V（模拟 / 数字）供电，10 倍抽取模式（4000 MSPS）典型功耗 2 W，掉电模式 <50 mW；内置带隙基准、温度监测二极管，需外接 3.3 kΩ±0.1% 精密偏置电阻。

功能与工作模式

• 核心功能 ：集成 32 位 NCO（数控振荡器），支持 8 组频率 / 相位预设，实现信号下变频；DDC 支持 4/8/10/16/20/32 倍抽取滤波，输出 15 位复基带数据（I/Q 通道）， alias 保护带宽达输出带宽的 80%。
• 校准与优化 ：支持前景 / 背景两种校准模式，背景校准不中断数据传输，适配宽温场景；内置时序校准功能，可最小化交织毛刺；支持输入满量程和偏移电压（±28 mV）调节，内置输入钳位电路保护器件。
• 同步与接口 ：JESD204B 支持 SYSREF 同步信号，实现多芯片确定性延迟；提供 SPI 接口（支持流式读写），用于寄存器配置；具备低延迟过范围检测功能，可配置双阈值监测 I/Q 通道信号幅度。
• 测试与灵活配置 ：支持 PRBS、斜坡、K28.5 等多种测试模式，便于链路调试；可通过寄存器配置 DDC 延迟、NCO 频率 / 相位，适配不同带宽需求。

应用场景

适用于无线基础设施、射频采样软件无线电（SDR）、宽带微波回程、DOCSIS 电缆基础设施、军事通信、雷达 / LIDAR、测试测量设备等场景，尤其适配需要直接采样 GHz 级射频信号的宽带接收系统。

关键设计要点

• 电源要求 ：1.9V 电源需高于或等于 1.2V 电源，上电 / 掉电需遵循此顺序；每个电源引脚就近配置 0.1 µF 陶瓷电容和 10 µF 大容量电容，推荐使用独立模拟 / 数字电源。
• 布局建议 ：采用统一接地平面，模拟与数字信号垂直布线或隔离布局；差分信号（输入、时钟、JESD204B lane）等长布线，终端匹配 100Ω 电阻；封装散热焊盘需通过多过孔连接地平面，强化热传导。
• 配置与同步 ：通过 SPI 配置 DDC 抽取率、NCO 频率、JESD204B 接口参数；多设备同步需通过 SYSREF 信号和 SYNC~ 信号实现 lane 对齐，NCO 相位同步需确保所有链路在同一 LMFC 周期启用。