ADS4149 14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。
*附件：ads4149.pdf

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）

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/414x 是德州仪器（TI）推出的 12 位 / 14 位高速 ADC 系列，核心优势为 250 MSPS 最高采样率、超低功耗（1.8V 单电源供电）、DDR LVDS/CMOS 双输出接口，集成可编程增益与偏移校正功能，是多载波通信、宽带信号采集等高速数据转换场景的理想选择。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 分辨率与采样率 ：12 位（ADS4126/4129）与 14 位（ADS4146/4149）分辨率，无失码；最高采样率 250 MSPS（ADS4129/4149）、160 MSPS（ADS4126/4146），支持动态功耗缩放。
• 动态性能 ：170 MHz 输入时，SNR 最高 70.8 dBFS，SFDR 最高 88.3 dBc，THD 低至 84.7 dBc；模拟输入带宽 550 MHz，支持高频信号采集。
• 精度表现 ：微分非线性（DNL）±0.5 LSB，积分非线性（INL）±2 LSB；偏移误差 ±15 mV，温度漂移 0.003 mV/°C，稳定性优异。
• 输入输出 ：差分输入范围 2 VPP，共模电压 0.95 V；支持 DDR LVDS（200/350 mV 可调摆幅）与并行 CMOS 输出，适配不同传输场景。

2. 环境与封装

• 工作温度：-40°C~85°C（工业级），适配恶劣工作环境；
• 封装形式：48 引脚 7mm×7mm QFN（RGZ 封装），带裸露热焊盘，RoHS 兼容，MSL 等级 3（260°C 回流焊 168 小时）；
• 功耗表现：250 MSPS 时总功耗 265 mW，待机功耗 10 mW，超低功耗优势显著；
• 供电电压：单 1.8 V 供电（AVDD/DRVDD），内部集成 LDO，简化供电设计。

二、关键功能特性

1. 信号调理与校正

• 可编程增益：0~6 dB 可调（0.5 dB 步进），通过降低满量程输入范围提升高频率输入时的 SFDR，支持 SNR/SFDR 灵活权衡。
• 偏移校正：内置直流偏移校正环路，校正范围 ±10 mV，时间常数可编程（1M~2G 时钟周期），可冻结校正结果，适配稳定工作场景。
• 测试模式：支持全 0、全 1、翻转、斜坡等测试图案输出，便于系统调试与数据捕获验证。

2. 输入输出与控制

• 输入特性：差分采样架构，内置 RC 滤波器抑制采样毛刺；建议输入串联 5~15 Ω 电阻，优化高频性能。
• 输出接口：DDR LVDS 模式下双数据位复用传输，降低引脚数量；CMOS 模式支持单端并行输出，最大负载电容 5 pF。
• 控制接口：3 线 SPI 串行接口，支持寄存器读写与状态回读；OVR 引脚实时指示输入过载状态，响应迅速。

3. 功耗与电源管理

• 多功耗模式：支持全局掉电（10 mW）、待机（185 mW）、输出缓冲禁用三种低功耗模式，适配不同工作阶段需求。
• 动态功耗缩放：采样率低于 80 MSPS 时自动进入低速模式，功耗同比降低，无性能损失。

三、产品差异与选型

型号	分辨率	最高采样率	典型 SNR（170 MHz）	典型功耗（250/160 MSPS）	核心适配场景
ADS4126	12 位	160 MSPS	69 dBFS	201 mW	中速信号采集、低功耗场景
ADS4129	12 位	250 MSPS	69 dBFS	265 mW	高速低分辨率、宽带采集
ADS4146	14 位	160 MSPS	70.8 dBFS	201 mW	中速高精度、低噪声采集
ADS4149	14 位	250 MSPS	71.3 dBFS	265 mW	高速高精度、多载波通信

四、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• 通信系统：多载波基站、宽带无线通信、软件无线电（SDR）；
• 测试测量：高速数据采集卡、频谱分析仪、雷达信号处理；
• 工业电子：高频信号监测、精密仪器数据转换。

2. 硬件设计建议

• 外部元件 ：AVDD/DRVDD 引脚就近并联 0.1 μF 去耦电容；VCM 引脚外接 0.1 μF 电容滤波，确保共模电压稳定。
• 信号布线：模拟输入（INP/INM）与时钟输入（CLKP/CLKM）差分布线，减少串扰；LVDS 输出线对长度匹配，降低传输失真。
• 输入驱动：推荐差分驱动电路，串联 5~15 Ω 电阻抑制寄生振荡；高频场景采用 1:1 变压器耦合，提升共模抑制比。

3. 软件与配置

• 增益配置：高频输入（>200 MHz）时选 6 dB 增益，优化 SFDR；弱信号场景选低增益，保障 SNR。
• 偏移校正：启用 EN OFFSET CORR 位，根据采样率设置时间常数（高采样率选小时间常数），快速跟踪偏移变化。
• 性能优化：启用 HI PERF MODE 1/2（寄存器 03h/4Ah），提升宽频率范围内的动态性能。

五、产品优势与选型适配

• 核心优势：1.8V 单电源实现超低功耗，250 MSPS 采样率下功耗仅 265 mW；集成可编程增益与偏移校正，减少外部元件；DDR LVDS 输出降低传输损耗，支持长距离传输。
• 选型建议：根据分辨率需求选择 12 位（ADS412x）或 14 位（ADS414x）系列，根据采样率需求选择 160 MSPS（ADS4126/4146）或 250 MSPS（ADS4129/4149）型号；高频场景优先选 LVDS 输出，短距离低成本场景选 CMOS 输出。