ADS58B18/19 超低功耗高速模数转换器系列总结

ADS58B18/B19属于超低功耗ADS4xxx模数转换器（ADC）系列，该系列集成模拟缓冲器和SNRBoost技术。ADS58B18和ADS58B19分别是11位和9位ADC，采样率分别高达200MSPS和250MSPS。采用创新设计技术，在极低功耗的同时实现高动态性能。模拟输入引脚具有稳定性能和输入阻抗的缓冲器，覆盖宽频范围。该架构使这些部件非常适合多载波宽带宽通信应用，如PA线性化。
*附件：ads58b18.pdf

该 ADS58B18 采用 TI 专有的 SNRBoost 技术，可用于克服因量化噪声而导致的 SNR 限制，适用于带宽低于奈奎斯特（f S /2).

两款设备均有增益选项，可用于提升SFDR在较低全刻度输入范围，尤其是极高输入频率下的性能。它们还包括一个直流偏移校正环路，可以用来取消ADC偏移。在较低采样率下，ADC自动以降低功率运行，且性能不损耗。

这些设备支持双倍数据速率（DDR）低电压差分信号（LVDS）和并行CMOS数字输出接口。DDR LVDS接口的低数据率（最高500Mbps）使得使用基于FPGA的低成本现场可编程门阵列（FPGA）接收成为可能。它们具有低摆幅的LVDS模式，可用于进一步降低功耗。LVDS输出缓冲器的强度也可以提高，以支持50Ω差分终端。

ADS58B18/B19均采用紧凑型QFN-48封装，并规范工业温度范围（–40°C至+85°C）。

特性

• ADS58B18：11位，200MSPS
• ADS58B19：9位，250MSPS
• 集成高阻抗模拟输入缓冲器
• 超低功率：
  • 模拟功率：258mW，200MSPS
  • 输入输出功率：69mW（DDR低频，低LVDS摆幅）
• 高动态性能：
  • ADS58B18：66dBFS 信噪比和 81dBc SFDR，150MHz
  • ADS58B19：150MHz时，信噪比55.7dBFS和SFDR76dBc
• 利用TI专有SNRBoost技术增强信噪比（仅限于ADS58B18）
  • –20MHz带宽下的77.7dBFS信噪比
• 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
• 可编程增益用于信噪比/SFDR权衡
• 直流偏移校正
• 支持低输入时钟幅度
• 包装：QFN-48（7毫米×7毫米）

参数

方框图

ADS58B18/19 是德州仪器（TI）推出的超低功耗高速模数转换器（ADC），包含 11 位 200 MSPS（ADS58B18）和 9 位 250 MSPS（ADS58B19）两个型号，核心优势为集成模拟缓冲器、超低功耗与高动态性能，支持 DDR LVDS 与并行 CMOS 双输出接口，适配宽带通信、功率放大器线性化等对速率和功耗要求严苛的场景。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 分辨率与采样率 ：ADS58B18 为 11 位，采样率 30200 MSPS；ADS58B19 为 9 位，采样率 30250 MSPS，均支持低速模式（≤80 MSPS）自动降功耗。
• 动态性能 ：150 MHz 输入时，ADS58B18 SNR 达 66 dBFS、SFDR 达 81 dBc；ADS58B19 SNR 达 55.7 dBFS、SFDR 达 76 dBc；ADS58B18 独家支持 SNRBoost 技术，20 MHz 带宽内 SNR 可提升至 77.7 dBFS。
• 输入特性 ：集成高阻抗模拟缓冲器，差分输入阻抗 4 kΩ，输入电容 2.1 pF，共模电压 1.7 V；全尺度输入范围 1.5 VPP（可通过增益调整至 1.0 VPP），模拟带宽 550 MHz，支持 400 MHz（1.5 VPP）/600 MHz（1.0 VPP）高频输入。
• 精度指标 ：ADS58B18 INL 最大 ±2.5 LSB、DNL 最大 ±2 LSB；ADS58B19 INL 最大 ±1.2 LSB、DNL 最大 ±0.85 LSB；支持 ±15 mV 偏移误差校正，增益可 0~3.5 dB 步进调节（0.5 dB / 步）。

2. 环境与封装

• 工作温度：-40°C~85°C（工业级），适配恶劣环境；
• 封装形式：48 引脚 QFN 封装（7mm×7mm），RoHS 兼容，MSL 等级 3，峰值回流温度 260°C；
• ESD 防护：人体模型（HBM）±2 kV，防护性能可靠；
• 功耗：ADS58B18 200 MSPS 模式下模拟功耗 258 mW、I/O 功耗 69 mW（低摆幅 LVDS），全局断电模式功耗低至 10 mW。

二、关键功能特性

1. 灵活工作与接口配置

• 输出接口：支持 DDR LVDS（350 mV 标准摆幅 / 200 mV 低摆幅）与 1.8 V 并行 CMOS 接口，LVDS 支持 100Ω/50Ω 终端匹配，可通过 DFS 引脚或寄存器快速切换。
• 数据格式：支持二进制补码与偏移二进制格式，LVDS 接口支持位序 / 字节序输出切换，适配不同 FPGA/ASIC 接收需求。
• 低功耗设计：采样率动态缩放，低速模式功耗显著降低；支持全局断电、待机、输出缓冲单独断电三种功耗模式，适配不同节能场景。

2. 增强性能特性

• SNRBoost 技术（仅 ADS58B18）：通过编程系数可将特定带宽（≤ Nyquist）内 SNR 提升，20 MHz 带宽下最高达 77.7 dBFS，适配窄带高精度采集场景。
• 增益与偏移调节：03.5 dB 可编程增益，可权衡 SFDR 与 SNR 性能；内置 DC 偏移校正环路，支持 ±10 mV 偏移误差修正，时间常数可 1M2G 时钟周期编程。
• 测试模式：支持全 0、全 1、翻转、数字斜坡及自定义测试图案输出，便于系统链路调试。

3. 控制与同步

• 控制接口：支持 SPI 串行接口（最高 20 MHz 时钟），可配置增益、偏移、输出模式等参数；提供 DFS、OE 等专用引脚，支持快速配置核心功能。
• 时序特性：孔径延迟典型 0.8 ns，孔径抖动 100 fs（rms）；LVDS 模式数据建立时间 0.75 ns、保持时间 0.35 ns，时序性能适配高速数据传输。

三、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• 宽带通信：多载波基站、软件无线电（SDR）、射频信号采集；
• 功率放大器（PA）线性化：宽带功率放大器线性校正信号采集；
• 高速数据采集：便携式测试仪器、高频信号监测设备。

2. 硬件设计建议

• 供电与去耦 ：模拟电源（AVDD）、数字电源（DRVDD）均为 1.71.9 V，模拟缓冲器电源（AVDD_BUF）为 33.6 V；各电源引脚就近放置 0.1 μF+10 μF 去耦电容，模拟地与数字地单点连接。
• 输入驱动：模拟输入与时钟输入支持差分 / 单端驱动，推荐串联 5~10 Ω 电阻抑制寄生振荡；高频场景（>200 MHz）建议采用双变压器背靠背驱动，提升偶数次谐波性能。
• 布局规范：模拟区域与数字区域严格分区，高频信号（时钟、模拟输入）采用阻抗控制布线；封装裸露热焊盘（PowerPAD）需焊接至接地平面，提升散热与抗干扰性能。

3. 软件与配置

• 寄存器配置：通过 SPI 接口配置增益、偏移校正、SNRBoost 系数、输出模式等；关键寄存器支持测试图案、功耗模式切换，适配快速系统调试。
• SNRBoost 配置（ADS58B18）：通过编程 Coeff1/Coeff2 寄存器设定带宽范围（5~30 MHz 可选），将噪声抑制窗口对准目标信号频段，提升窄带场景信噪比。
• 校准操作：偏移校正需启用专用寄存器，建议在增益调整或温度显著变化后重新校准；支持校正参数冻结功能，确保稳定工作时性能一致性。

四、产品优势与选型适配

• 核心优势：集成模拟缓冲器简化驱动电路设计，550 MHz 宽频带支持高频信号直接采样；超低功耗设计，200 MSPS 模式总功耗仅 329 mW（ADS58B18）；灵活的输出接口与增益 / 偏移调节，适配多样化系统需求。
• 选型建议：11 位高精度、窄带高信噪比需求选 ADS58B19；9 位超高采样率、成本敏感场景选 ADS58B19；电池供电设备优先启用低速模式与低摆幅 LVDS 输出，进一步降低功耗。