ADS4129 12位，250 MSPS 模拟转数字转换器（ADC）技术手册

ADS412x/4x 是一系列12位/14位模数转换器（ADC），采样率最高可达250MSPS。这些器件采用创新设计技术，在1.8V供电下极低功耗的同时实现高动态性能。这些设备非常适合多载波宽带宽通信应用。

ADS412x/4x具有细微增益选项，可用于提升SFDR在较低全刻度输入范围，尤其是高输入频率下的性能。它们包括一个直流偏移校正环路，可用于取消ADC偏移。在较低采样率下，ADC自动以降低功率运行，性能不损失。

ADS412x/4x采用紧凑型QFN-48封装，适用于工业温度范围（–40°C至+85°C）
*附件：ads4129.pdf

特性

• 最大采样率：250MSPS
• 1.8V单电源的超低功率：
  • 201毫瓦总功率，160MSPS
  • 总功率265mW，250MSPS
• 高动态性能：
  • 信噪比：170MHz时为70.6dBFS
  • SFDR：170MHz时84dBc
• 采样率动态功率缩放
• 输出接口：
  • 双倍数据率（DDR）LVDS，具备可编程摆幅和强度
    • 标准摆幅：350mV
    • 低摆幅：200mV
    • 默认强度：100Ω 终端
    • 2倍强度：50Ω终端
  • 还支持 1.8V 并行 CMOS 接口
• 可编程增益最高可编程6dB，用于信噪比/SFDR权衡
• 直流偏移校正
• 支持低输入时钟幅度至200mVPP
• 包装：QFN-48（7毫米×7毫米）

参数

方框图

ADS412x（12 位）与 ADS414x（14 位）是德州仪器（TI）推出的高速低功耗模数转换器（ADC）系列，核心优势为 160/250 MSPS 高采样率、1.8V 单电源超低功耗与灵活输出接口，动态性能优异，适配多载波、宽带通信等高速数据采集场景。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 采样与精度 ：ADS4126/4129 为 12 位分辨率，ADS4146/4149 为 14 位分辨率；170 MHz 输入时，12 位产品 SNR 典型值 69 dBFS、SFDR 80 dBc，14 位产品 SNR 70.6 dBFS、SFDR 84 dBc，动态性能领先。
• 输入特性 ：差分输入范围 2 VPP（0 dB 增益），共模电压 0.95 V；模拟输入带宽 550 MHz，支持最高 500 MHz 高频信号采集；输入阻抗 > 1 MΩ（直流）、输入电容 4 pF，适配高速信号源驱动。
• 功耗与供电 ：单 1.8 V 电源供电（AVDD/DRVDD），250 MSPS 时总功耗仅 265 mW，160 MSPS 时 201 mW；支持采样率动态功耗缩放，低采样率下自动降功耗，无性能损失。
• 过载恢复 ：6 dB 过载后恢复至 1% 误差仅需 1 个时钟周期，适配强信号冲击场景。

2. 环境与封装

• 工作温度：-40°C 至 85°C，满足工业级宽温要求；
• 封装形式：48 引脚 QFN 封装（7mm×7mm），RoHS 兼容，引脚镀层为 Cu/NiPdAu，MSL 等级 3，峰值回流温度 260°C；
• ESD 防护：人体模型（HBM）±2 kV，防护性能适配工业操作环境。

二、关键功能特性

1. 灵活输出与接口

• 双输出接口：支持 DDR LVDS 与并行 CMOS 接口，LVDS 模式支持标准（350 mV）/ 低（200 mV）摆幅，输出强度可编程（适配 100Ω/50Ω 终端）；CMOS 模式适配 1.8 V 逻辑电平，支持 12/14 位并行输出。
• 数据格式：支持二进制补码与偏移二进制格式，LVDS 模式下双数据速率传输，减少引脚数量与数字噪声耦合。
• 过压指示：OVR 引脚实时指示输入过载状态，过载时输出固定满量程码，便于系统故障检测。

2. 数字功能与性能优化

• 可编程增益：支持 0~6 dB 可编程增益（0.5 dB 步进），增益提升可优化 SFDR 性能，适配不同幅度输入信号，低增益下提升 SNR。
• 直流偏移校正：内置偏移校正环路，可校正 ±10 mV 直流偏移，支持时间常数调节与校正值冻结，提升直流精度。
• 高性能模式：支持 HI PERF MODE 1/2 寄存器配置，优化宽频率范围与高频输入场景下的动态性能。

3. 低功耗与电源管理

• 多低功耗模式：支持全局掉电（功耗≈10 mW）、待机（185 mW）与输出缓冲禁用模式，时钟频率低于 1 MSPS 时自动进入低功耗状态。
• 电源抑制：AC 电源抑制比（PSRR）>30 dB（10 MHz 内），抗电源噪声能力强，适配复杂供电环境。

三、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• 通信领域：软件无线电（SDR）、无线通信基础设施、功率放大器（PA）线性化；
• 高速数据采集：宽带信号监测、雷达与卫星通信系统、高速仪器仪表。

2. 硬件设计建议

• 供电与去耦 ：AVDD 与 DRVDD 需独立供电，电源引脚就近放置 0.1 μF 陶瓷电容去耦，模拟地（AGND）与数字地（DRGND）单点连接，减少串扰。
• 输入电路：高速输入信号推荐差分驱动，串联 5~15 Ω 电阻抑制寄生振荡；输入引脚需通过 0.95 V 共模电压（VCM 引脚提供）偏置，确保线性工作。
• 时钟设计：时钟输入支持差分（正弦波、LVPECL、LVDS）或单端（LVCMOS）驱动，推荐差分驱动以降低共模噪声；高频采样时建议使用低抖动时钟源（如 TI LMK048X 系列），提升动态性能。
• 布局规范：模拟信号与数字信号分区布线，LVDS 信号线等长设计；裸露焊盘（PowerPAD）需焊接至接地平面，提升散热与电气性能。

3. 软件与配置

• 模式配置：通过 SPI 串行接口配置寄存器，支持增益、滤波器、输出格式等参数调节；支持测试模式（全 0 / 全 1 / 斜坡 / 自定义图案），便于系统调试。
• 低延迟模式：默认启用低延迟模式（10 个时钟周期 latency），旁路数字功能以最小化延迟；禁用后可启用增益、偏移校正等数字功能， latency 增至 16~17 个时钟周期。
• 寄存器读回：支持通过 OVR_SDOUT 引脚读回寄存器配置，便于诊断串行接口通信状态。

四、产品差异与选型适配

型号	分辨率	最高采样率	核心优势	适配场景
ADS4126	12 位	160 MSPS	高性价比，低功耗	中精度高速数据采集、通信设备
ADS4129	12 位	250 MSPS	超高采样率，快速响应	高频信号监测、实时数据采集
ADS4146	14 位	160 MSPS	高精度，低噪声	宽带通信、仪器仪表
ADS4149	14 位	250 MSPS	高分辨率 + 高采样率兼顾	高端无线电、雷达系统

• 核心优势：1.8V 单电源简化供电设计，超低功耗适配便携设备；550 MHz 宽输入带宽支持高频信号采集；双输出接口灵活适配不同后端处理方案。
• 选型建议：对精度要求高的场景优先选择 14 位产品，对速率要求高的场景选择 250 MSPS 型号；电池供电设备可充分利用动态功耗缩放特性，平衡性能与功耗。