探索ADS61B23：高性能12位ADC的卓越之旅

 

在电子设计的广阔领域中，模数转换器（ADC）犹如一座桥梁，连接着模拟世界与数字世界。今天，我们将深入剖析一款备受瞩目的ADC——德州仪器（TI）的ADS61B23，一同揭开它的神秘面纱，探寻其在高性能应用中的无限潜力。

文件下载：ads61b23.pdf

一、ADS61B23概述

ADS61B23是一款12位、采样率高达80 MSPS的ADC，它以紧凑的32 - QFN封装，将高性能与低功耗完美融合。其最大采样率可达80 MSPS，拥有12位分辨率且无失码现象，为数据采集提供了高精度的保障。

二、关键特性解析

2.1 模拟输入特性

• 缓冲输入优势：ADS61B23采用缓冲模拟输入，输入电容极低（<2 pF），直流电阻高（5 kΩ）。这种设计使得外部驱动电路与内部采样保持电路的开关瞬态相互隔离，即使在高输入频率下，也能轻松驱动，有效降低了对驱动电路的要求。
• 宽频带与高阻抗：输入带宽超过800 MHz，每个输入引脚到地的直流输入电阻为5 kΩ，为信号的准确采集提供了良好的条件。

2.2 动态性能表现

• 高SFDR与SNR：在 - 1 dBFS或1.8 Vpp输入时，SFDR可达82 dBc，SNR为70 dBFS；在 - 6 dBFS或1 Vpp输入时，SFDR为85 dBc。如此出色的动态性能，使得ADS61B23在处理复杂信号时能够有效抑制杂散信号，提高信号质量。
• 增益灵活配置：具备3.5 dB的粗增益和最高6 dB的可编程细增益，可根据实际应用需求在SNR和SFDR之间进行权衡，优化系统性能。

2.3 输出接口选项

提供并行CMOS和双数据速率（DDR）LVDS输出选项，满足不同系统的接口需求。其中，DDR LVDS接口在高速数据传输方面表现卓越，能够有效提高数据传输效率。

2.4 时钟兼容性

支持正弦波、LVCMOS、LVPECL、LVDS时钟输入，时钟幅度可低至400 mVPP，且内置时钟占空比稳定器，确保时钟信号的稳定性。

2.5 电源与封装

采用3.3 V模拟电源和1.8 V至3.3 V数字电源，功耗较低。同时，它采用32 - pin QFN封装（5 mm × 5 mm），尺寸小巧，便于PCB布局。

三、应用领域拓展

3.1 无线通信基础设施

在无线通信系统中，ADS61B23可用于软件定义无线电（SDR）、功率放大器线性化等方面。其高采样率和出色的动态性能能够满足无线通信对信号处理的高精度要求，提高通信系统的稳定性和可靠性。

3.2 测试测量仪器

在测试测量领域，ADS61B23可用于802.16d/e测试等应用。其高精度的转换能力和宽频带输入特性，能够准确采集和分析各种信号，为测试测量提供可靠的数据支持。

3.3 医疗成像与雷达系统

在医疗成像和雷达系统中，ADS61B23的高性能表现能够满足对图像和信号处理的高要求，为医疗诊断和雷达探测提供清晰、准确的信息。

四、电气特性剖析

4.1 静态特性

• 分辨率与精度：12位分辨率确保了高精度的数据转换，无失码现象进一步保证了数据的准确性。同时，其偏移误差、增益误差等参数表现优异，温度系数小，在不同温度环境下仍能保持稳定的性能。
• 参考电压稳定性：内部参考电压稳定，VREFB为1 V，VREFT为2 V，参考误差小，为ADC的正常工作提供了可靠的基准。

4.2 动态特性

• SNR与ENOB：在不同输入频率下，SNR和ENOB表现出色。例如，在Fin = 10 MHz时，SNR可达70.2 dBFS，ENOB为11.3 Bits，能够有效提高信号的质量和分辨率。
• SFDR性能：SFDR在不同输入频率和增益设置下均有良好表现，能够有效抑制杂散信号，提高系统的动态范围。

五、编程与配置

5.1 编程模式选择

ADS61B23支持串行接口编程和并行接口控制两种模式。串行接口编程可对内部寄存器进行精确配置，实现各种功能的灵活调整；并行接口控制则可直接控制某些常用模式，如待机、输出格式选择等，操作简单方便。

5.2 寄存器初始化

在使用串行接口编程时，需要对内部寄存器进行初始化。可通过硬件复位（在RESET引脚施加高电平脉冲）或软件复位（设置寄存器中的 位）来实现。

六、设计注意事项

6.1 模拟输入驱动

为了获得最佳性能，模拟输入应采用差分驱动方式，并在每个输入引脚串联一个5 Ω电阻，以抑制封装寄生效应引起的振铃。同时，由于输入共模电压由器件内部设置，建议采用交流耦合方式连接模拟输入信号。

6.2 时钟输入设计

时钟输入可采用差分或单端驱动方式，为了减少共模噪声的影响，建议采用差分驱动。对于高输入频率采样，应选择低抖动的时钟源，并进行带通滤波，以降低抖动对性能的影响。

6.3 电源与接地

建议采用独立的模拟和数字电源，以隔离数字开关噪声对敏感模拟电路的影响。同时，使用单个接地平面，并对电路板的模拟、数字和时钟部分进行清晰分区，可有效提高系统的稳定性。

七、总结

ADS61B23凭借其卓越的性能、灵活的配置和小巧的封装，在无线通信、测试测量、医疗成像等众多领域展现出了强大的竞争力。作为电子工程师，我们在设计过程中应充分发挥其优势，同时注意一些关键的设计细节，以实现系统的最佳性能。希望通过本文的介绍，能让大家对ADS61B23有更深入的了解，在实际应用中能够更加得心应手。

你在使用ADS61B23的过程中遇到过哪些问题？或者你对它的哪些特性最感兴趣？欢迎在评论区分享你的经验和想法，让我们一起探讨交流，共同进步！