ADS5424 14 位 105-MSPS 高速模数转换器（ADC）总结

该ADS5424是一款14位、105 MSPS的模数转换器（ADC），由5V电源供电，同时提供3.3V CMOS兼容的数字输出。ADS5424输入缓冲器隔离了片上Track and Hold（T和H）内部切换，避免干扰信号源。还配备了内部参考发生器，以进一步简化系统设计。ADS5424在输入频率上具有出色的低噪声和线性度。只有2.2伏PP输入范围简化了多载波应用的设计，载波在数字域中选择。
*附件：ads5424.pdf

该ADS5424提供带散热封装的52针HTQFP，并且与AD6645的引脚兼容。该ADS5424基于最先进的德州仪器互补双极工艺（BiCom3），并适用于整个工业温度范围（–40°C至85°C）。

特性

• 14位分辨率
• 105 MSPS 最大采样率
• 信噪比 = 74 dBc，105 MSPS 和 50 MHz 中频
• SFDR = 93 dBc 在105 MSPS和50 MHz IF频率下
• 2.2 VPP差分输入范围
• 5伏供电作业
• 3.3 V CMOS 兼容输出
• 1.9 W 总功耗
• 2s补码输出格式
• 片上输入模拟缓冲器、跟踪保持和参考电路
• 52针HTQFP封装带裸露散热片
• 与AD6644/45兼容的引脚
• 工业温度范围 = –40°C 至 85°C
• 应用
  • 单通道和多通道数字接收机
  • 基站基础设施
  • 仪表
  • 视频与成像
• 相关设备
  • 计时：CDC7005
  • 放大器：OPA695，THS4509

参数

ADS5424 是德州仪器（TI）推出的高性能高速 ADC，核心优势为 105 MSPS 最高采样率、14 位分辨率、74 dBc 高 SNR 与 93 dBc 高 SFDR，支持 3.3V CMOS 兼容输出，集成模拟缓冲器与参考电路，是基站基础设施、数字接收机、测试仪器等中高频信号采集场景的可靠选择。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 分辨率与采样率 ：14 位分辨率（无失码），采样率范围 30~105 MSPS，满足中高速信号采集需求。
• 动态性能 ：50 MHz 输入时，SNR 达 74.2 dBc，SFDR 达 93 dBc；10 MHz 输入时，THD 低至 95 dBc，二阶谐波（HD2）达 100 dBc，动态性能优异。
• 带宽与精度 ：模拟输入带宽 570 MHz，支持中高频信号直接采样；微分非线性（DNL）±0.5 LSB，积分非线性（INL）±1.5 LSB，偏移误差 ±5 mV，温度漂移 1.7 ppm/°C，稳定性良好。
• 输入输出 ：差分输入范围 2.2 VPP，共模电压 2.4 V；14 位并行二进制补码输出，3.3V CMOS 兼容，输出高电平≥2.6 V，低电平≤0.6 V，最大负载电容 10 pF。

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：52 引脚 HTQFP（PGP 封装），带裸露散热焊盘（PowerPad），RoHS 兼容，MSL 等级 3（260°C 回流焊 168 小时）；
• 功耗表现：105 MSPS 时总功耗 1.9 W（典型值），模拟电源电流 355 mA，数字输出电源电流 40 mA，功耗与性能平衡；
• 供电电压：模拟电源（AVDD）4.755.25 V，数字输出电源（DRVDD）33.6 V，双电源架构保障信号完整性。

二、关键功能特性

1. 信号调理与集成设计

• 模拟输入缓冲：内置差分模拟缓冲器与跟踪保持电路（T&H），输入差分阻抗 1 kΩ，隔离内部开关噪声，提升信号源驱动能力。
• 集成参考电路：内置 2.4 V 参考源，VREF 引脚需外接 0.1 μF 滤波电容，简化系统设计；支持外部参考源扩展，适配更高精度需求。
• 过范围检测：OVR 引脚实时指示输入信号超量程状态，逻辑高电平表示输入超出满量程范围，便于系统异常处理。

2. 灵活输入与输出

• 输入配置：支持差分输入，可通过 RF 变压器将单端信号转换为差分信号；输入共模电压固定 2.4 V，单端输入时需将一端固定至该电压，确保正常工作。
• 时钟输入：兼容单端 / 差分时钟驱动，差分时钟推荐 3 VPP 正弦波，50% 占空比；单端时钟可通过电容耦合至 CLK 引脚，CLK - 引脚接地，节省设计成本。
• 数据输出：14 位并行输出（D0~D13），DRY 引脚指示数据就绪， latency 仅 3 个时钟周期，满足快速数据处理需求。

3. 散热与可靠性

• 散热设计：封装底部裸露散热焊盘，焊接至 PCB 并配合 25 个热过孔，无气流时结到环境热阻（θJA）22.5 °C/W，散热效率高；
• ESD 防护：内置 ESD 保护电路，避免操作过程中静电损坏，提升产品可靠性。

三、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• 通信系统：单 / 多通道数字接收机、基站基础设施、WCDMA 载波信号采集；
• 测试测量：高精度数据采集卡、频谱分析仪、工业仪器；
• 视频与成像：高速视频信号采集、图像处理设备。

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；VREF、C1、C2 引脚均需外接 0.1 μF 滤波电容，稳定参考电压。
• 信号布线：模拟输入（AIN±）与时钟输入（CLK±）采用差分对称布线，远离数字输出线，减少串扰；时钟路径建议 AC 耦合，降低共模噪声干扰。
• 输入驱动：推荐差分驱动方案，可搭配 OPA695、THS4509 等放大器或 RF 变压器，实现单端 - 差分转换与信号增益，提升输入信号质量。

3. 软件与配置

• 时钟选择：高速高精度场景优先使用差分时钟，提升抗干扰能力与时钟斜率，降低抖动影响；低速场景可选用单端时钟，简化设计。
• 输出匹配：数字输出引脚建议串联 100 Ω 电阻，减少传输反射，降低负载电容，保障输出信号完整性。
• 散热优化：将封装散热焊盘可靠焊接至 PCB 接地平面，增加热过孔数量，确保高采样率下稳定散热，避免温度过高影响性能。

四、产品优势与选型适配

• 核心优势：570 MHz 宽输入带宽支持中高频信号直接采样，无需下变频；高 SNR 与 SFDR 保障微弱信号采集精度；集成模拟缓冲与参考电路，外部元件少，系统集成便捷；与 AD6644/45 引脚兼容，便于升级替换。
• 选型建议：专为中高速中高频信号采集设计，适合基站、接收机、测试仪器等对动态性能与采样率有较高要求的场景；需搭配低噪声电源与低抖动时钟源，充分发挥其高动态性能优势。