ADS58H40 四通道 250-MSPS 模数转换器技术规格与应用总结

该ADS58H40是一款高线性度、四通道、14位、250MSPS模数转换器（ADC）。四个ADC通道分为两个模块，每个模块有两个ADC。每个模块可以单独配置为三种不同的作模式。一种作模式包括实施SNRBoost ^3G+^ 信号处理技术，可在宽达 90 MHz 的频段内提供高信噪比 （SNR），分辨率仅为 11 位。该ADC专为低功耗和高无杂散动态范围（SFDR）而设计，在较大的输入频率范围内具有低噪声性能和出色的SFDR。
*附件：ads58h40.pdf

特性

• 四通道
• 三种不同的作模式：
  • 11 位：250 MSPS
  • 11 位 SNRBoost ^3G+^ ：250 毫秒
  • 14 位：250 MSPS（突发模式）
• 最大采样数据速率：250 MSPS
• 功耗：
  • 11位模式：每通道365 mW
• SNR博斯特 ^3G+^ 带宽：2x 45 MHz 或 90 MHz
• 170 MHz IF（典型值）下的频谱性能：
  • SNR：90 MHz频段内70.5 dBFS，带SNRBoost^3G+^
  • SFDR：85 dBc
• DDR LVDS 数字输出接口
• 144 焊盘 BGA（10 毫米× 10 毫米）

参数

方框图

一、产品概述

ADS58H40 是德州仪器（TI）推出的高线性度四通道模数转换器（ADC），核心优势为多工作模式、高动态性能与低功耗，专为多载波 GSM 蜂窝基站、多模式蜂窝基础设施、有源天线阵列及通信测试设备设计。器件支持三种工作模式（11 位常规模式、11 位 SNRBoost3G + 模式、14 位突发模式），最高采样率 250 MSPS，文档版本为 SBAS589B，发布于 2012 年 8 月，2012 年 11 月修订，采用 144 引脚 BGA 封装（10mm×10mm），工作温度范围 - 40°C 至 85°C。

二、核心参数与性能特性

1. 基础规格

• ADC 性能 ：默认 11 位分辨率，突发模式支持 14 位；差分输入满量程 2 Vpp，输入共模电压 1.15 V；模拟输入带宽最高 500 MHz（1.4 Vpp 输入），通道间串扰 90 dB。
• 动态性能 ：11 位 SNRBoost3G + 模式（90 MHz 带宽）下，SNR 达 70.5 dBFS，SFDR 85 dBc；14 位突发模式下，SFDR 最高 102 dBc，THD 低至 76 dBc；孔径抖动 140 fs rms，通道间孔径延迟匹配 ±70 ps。
• 接口特性 ：DDR LVDS 数字输出，差分输出电压 ±350 mV（100Ω 负载），支持可编程 LVDS 摆幅；3/4 引脚 SPI 接口用于寄存器配置，支持 1.8 V-3.3 V CMOS 逻辑。

2. 供电与功耗

• 供电范围 ：模拟电源（AVDD33）3.15 V-3.45 V，模拟电源（AVDD）1.8 V-2.0 V，数字电源（DRVDD）1.7 V-2.0 V。
• 功耗表现 ：11 位模式每通道 365 mW，总功耗 1.45 W；SNRBoost3G + 模式总功耗 1.55 W；14 位突发模式总功耗 1.47 W；全局断电模式功耗低至 6 mW，待机模式 400 mW。

3. 封装与环境适应性

• 封装类型 ：144 引脚 NFBGA（ZCR）封装，结到环境热阻 35.9 °C/W，结到板热阻 12.6 °C/W，裸露热焊盘需焊接至 PCB 接地平面以优化散热。
• 可靠性 ：ESD 防护（HBM）2 kV，存储温度范围 - 65°C 至 150°C，最大结温 125°C，满足工业级长期稳定运行要求。

4. 关键功能特性

• 多工作模式 ：SNRBoost3G + 模式支持 45/90 MHz 带宽，提升特定频段 SNR；14 位突发模式支持自动 / 手动触发，可编程高低分辨率采样比例。
• 数字处理 ：支持 0-6 dB 数字增益（0.5 dB 步长），偏移校正功能；内置过范围指示（OVR），支持快速 / 常规过范围检测，阈值可编程。

三、工作模式与功能原理

1. 核心架构

采用 “模拟输入→采样保持→流水线转换→数字处理→LVDS 输出” 架构，四通道分为两组（A/B 通道、C/D 通道），可独立配置模式；数字处理模块包含增益校正、偏移校正、SNRBoost3G + 滤波及突发模式控制，LVDS 接口采用 DDR 方式传输数据，通道 A/C 数据在输出时钟上升沿输出，通道 B/D 在下降沿输出。

2. 主要工作模式

模式	核心配置	关键参数	适用场景
11 位常规模式	基础流水线 ADC 架构	250 MSPS 采样率，SNR 69-71 dBFS	常规高速数据采集
11 位 SNRBoost3G + 模式	增强型滤波与信号处理	45/90 MHz 带宽，SNR 提升至 70.5 dBFS	高信噪比需求场景
14 位突发模式	临时提升分辨率	250 MSPS 采样率，SFDR 最高 102 dBc	高精度瞬时信号采集

3. 关键功能细节

• 模式控制 ：SNRBoost3G + 模式通过 SNRB 引脚或寄存器启用，支持双 45 MHz 或单 90 MHz 带宽；突发模式通过 TRIG_EN 引脚触发，HIRES 引脚指示高分辨率数据输出。
• 过范围检测 ：快速 OVR 模式 7 个时钟周期响应，常规 OVR 模式与数据 latency 一致，阈值通过寄存器可编程。
• 同步与校准 ：支持通道独立断电与全局断电，唤醒时间 10 µs（通道断电）至 100 µs（全局断电）；内置偏移校正与数字增益校准，优化线性度。

四、应用场景与设计建议

1. 典型应用领域

• 多载波 GSM / 多模式蜂窝基站、有源天线阵列、无线基础设施、通信测试设备、高速数据采集系统。

2. 设计关键要点

• 电源设计 ：模拟与数字电源独立布线，每个电源引脚就近并联 0.1 µF 陶瓷滤波电容；AVDD33 与 DRVDD 供电需隔离，避免数字噪声耦合至模拟部分。
• 输入与时钟设计 ：模拟输入需差分驱动，串联 5-15 Ω 电阻抑制寄生振荡；时钟支持 LVDS/LVPECL/LVCMOS 输入，差分时钟幅度建议 0.2-1.5 Vpp，低抖动时钟源可优化动态性能。
• 布线与散热 ：PCB 采用单接地平面，模拟、数字、时钟区域严格分区；LVDS 信号线阻抗控制 100 Ω，长度匹配；裸露热焊盘通过过孔连接至接地平面，增强散热。
• 配置优化 ：根据信号频段选择 Nyquist 区域优化模式（寄存器编程）；高频率输入场景启用 SNRBoost3G + 模式，高精度需求场景使用 14 位突发模式。