深入解析ADS5517：高性能11位200 MSPS ADC的卓越之选

 

在电子设计领域，模数转换器（ADC）一直是连接模拟世界和数字世界的关键桥梁。今天，我们将深入探讨德州仪器（Texas Instruments）推出的一款高性能11位、200 MSPS ADC——ADS5517，它在众多应用场景中展现出了卓越的性能。

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一、ADS5517核心特性概述

ADS5517作为一款高性能ADC，具备一系列令人瞩目的特性。其最大采样率可达200 MSPS，拥有11位分辨率且无失码，总功耗仅为1.23 W，内部集成了采样保持电路。在70 - MHz IF条件下，能实现67 - dBFS的信噪比（SNR）和84 - dBc的无杂散动态范围（SFDR），模拟带宽高达800 MHz。此外，它还提供双数据速率（DDR）LVDS和并行CMOS输出选项，可编程增益最高可达6 dB，可在高IF条件下实现SNR和SFDR的平衡，并且在较低采样率下支持降低功耗模式，输入时钟幅度可低至400 mVPP。

二、技术细节剖析

（一）电气特性

1. 直流精度：ADS5517的直流精度表现出色，无失码，差分非线性（DNL）在 - 0.6 ± 0.3 1.0 LSB范围内，积分非线性（INL）在 - 1.5 ± 0.6 1.5 LSB范围内，失调误差为 - 10 5 10 mV，失调温度系数为0.002 ppm/°C，增益误差相关指标也控制在合理范围内，确保了精确的信号转换。
2. 交流特性：在不同输入频率下，其SNR、SFDR、SINAD等交流指标表现优异。例如，在FIN = 70 MHz时，SNR可达64.5 - 66.9 dBFS，SFDR可达75 - 84 dBc，为高频信号处理提供了可靠保障。

（二）数字和时序特性

1. 数字特性：在数字输入和输出方面，ADS5517具有明确的电压和电流规范。数字输入的高、低电平电压分别为2.4 V和0.8 V，输出在CMOS和LVDS模式下也有特定的电压和电容指标，确保了与不同数字电路的良好兼容性。
2. 时序特性：其时序特性在不同采样频率下有详细规定。在LVDS和CMOS模式下，数据建立时间、保持时间、时钟传播延迟等参数都有明确的范围，为系统设计提供了精确的时序参考。

（三）编程模式

ADS5517提供了灵活的编程模式，可通过并行接口控制、串行接口编程或两者结合的方式进行配置。

1. 并行接口控制：通过将RESET引脚置高，使用DFS、MODE、SEN、SCLK和SDATA等引脚直接控制ADC的某些模式，无需复位操作，可实现常用功能的快速配置。
2. 串行接口编程：将RESET引脚置低，SEN、SDATA和SCLK作为串行接口引脚访问内部寄存器，需先将内部寄存器复位到默认值。
3. 两者结合：结合了串行接口寄存器和并行引脚控制，增加了配置的灵活性，同时通过优先级表确定并行和串行接口的优先级。

三、应用场景与驱动电路设计

（一）应用场景

ADS5517广泛应用于无线通信基础设施、软件定义无线电、功率放大器线性化、测试测量仪器、高清视频、医学成像和雷达系统等领域，凭借其高性能满足了不同应用场景对信号转换的需求。

（二）驱动电路设计

1. 模拟输入：ADS5517的模拟输入采用基于开关电容的差分采样保持架构，具有高达800 MHz的3 - dB带宽。为获得最佳性能，建议在输入引脚之间使用外部R - C - R滤波器，并在每个输入线上使用15 - Ω串联电阻，以减少采样电容开关引起的毛刺和封装寄生引起的振铃。
2. 驱动电路类型
   • RF变压器驱动：为了实现最佳性能，模拟输入应采用差分驱动，可提高共模噪声抑制能力和偶次谐波抑制能力。在高频输入时，可通过背对背连接两个相同的RF变压器来减少变压器寄生电容的不匹配。
   • 差分放大器驱动：使用差分放大器（如TI的THS4509）可将单端输入转换为差分输出，同时提供增益，并通过R - FIL和C - FIL组成低通滤波器，限制ADC输入的噪声和信号带宽。

四、电源管理与输出接口

（一）电源管理

ADS5517具有多种电源管理模式，包括全局STANDBY、输出缓冲器禁用和输入时钟停止。在不同模式下，可有效降低功耗，且唤醒时间较短，确保了系统在不同工作状态下的高效运行。

（二）输出接口

提供DDR LVDS和并行CMOS两种输出接口选项，可通过DFS引脚或串行接口寄存器位进行选择。LVDS输出具有较高的传输速率和抗干扰能力，而并行CMOS输出则更易于与传统数字电路接口。

五、设计注意事项

（一）接地与电源去耦

在电路板设计中，采用单一接地平面并对模拟、数字和时钟部分进行清晰分区，可实现良好的性能。同时，使用去耦电容可过滤外部电源噪声，建议为模拟和数字电源引脚使用单独的电源，以隔离数字开关噪声对敏感模拟电路的影响。

（二）数据输出串联电阻

在每个输出线上靠近转换器引脚处放置50 - 100 Ω的串联电阻，可减少输出负载电容的影响，降低开关噪声。

（三）散热设计

将封装底部的暴露焊盘焊接到接地平面，可获得最佳的散热性能，确保ADC在长时间工作时的稳定性。

ADS5517凭借其高性能、灵活性和低功耗等优点，为电子工程师在设计高性能ADC系统时提供了一个优秀的选择。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理选择配置模式和驱动电路，同时注意电路板设计的细节，以充分发挥其性能优势。大家在使用ADS5517的过程中，有没有遇到过一些独特的问题或者有一些特别的设计经验呢？欢迎在评论区分享交流。