ADS614X系列模数转换器产品资料

 

在电子设计领域，模数转换器（ADC）的性能和功能对整个系统的表现起着关键作用。今天，我们将深入探讨德州仪器（TI）的ADS614X系列ADC，包括ADS6145、ADS6144、ADS6143和ADS6142，它们以其卓越的性能和丰富的特性，在众多应用场景中展现出强大的竞争力。

文件下载：ads6143.pdf

一、产品概述

ADS614X系列是14位的ADC，具有高达125 MSPS的采样频率。该系列产品采用紧凑的32 QFN封装，将高性能与低功耗完美结合。内部的高带宽采样保持电路和低抖动时钟缓冲器，即使在高输入频率下也能实现高信噪比（SNR）和高无杂散动态范围（SFDR）。

特性亮点

1. 高采样率：最高可达125 MSPS，满足高速数据采集需求。
2. 14位分辨率：无丢失码，确保数据的准确性和完整性。
3. 增益调节：具备3.5 dB的粗增益和最高6 dB的可编程细增益，可在SNR和SFDR之间进行权衡。
4. 输出接口多样：支持并行CMOS和双数据速率（DDR）LVDS输出选项，适应不同的系统架构。
5. 时钟兼容性强：支持Sine、LVCMOS、LVPECL、LVDS时钟输入，时钟幅度低至400 mVpp。
6. 内部参考：内置参考，支持外部参考，无需外部去耦。
7. 可编程输出：输出时钟位置和驱动强度可编程，方便数据采集。

应用领域

ADS614X系列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。

二、技术细节剖析

电气特性

该系列ADC在不同采样频率下的电气特性表现出色。以ADS6145为例，在125 MSPS的采样频率下，其分辨率为14位，差分输入电压范围为2 Vpp，模拟输入带宽高达450 MHz。内部参考误差小，直流精度高，无丢失码，偏移误差和增益误差都在较小范围内。

在动态交流特性方面，SNR和SFDR在不同输入频率下都能保持较高水平。例如，在Fin = 10 MHz、0 dB增益时，SNR可达73.9 dBFS，SFDR可达90 dBc。这些特性使得ADS614X系列在处理复杂信号时能够提供准确的数字化结果。

数字特性

数字输入和输出的规格经过精心设计，以确保与各种数字系统的兼容性。在CMOS接口中，输出缓冲器电源（DRVDD）可在1.8 V至3.3 V的宽范围内工作，每个数据位在每个时钟周期以CMOS电压电平输出。在LVDS接口中，输出为LVDS电压电平，默认LVDS缓冲器输出电流为3.5 mA，可通过编程调整。

时序特性

时序参数对于确保数据的准确采集和传输至关重要。ADS614X系列的时钟传播延迟、输出时钟占空比、数据上升时间和下降时间等参数都经过严格设计和验证。在不同采样频率下，这些参数能够保证数据的稳定传输和正确采集。

三、设备编程模式

ADS614X系列提供了灵活的编程模式，可通过串行接口编程或并行接口控制来配置各种功能。

串行接口编程

使用串行接口编程时，需要先将内部寄存器复位到默认值，将RESET引脚保持低电平。SEN、SDATA和SCLK作为串行接口引脚，用于访问ADC的内部寄存器。通过在RESET引脚上施加脉冲或设置软件复位位（），可以实现寄存器的复位。

并行接口控制

通过并行接口控制时，将RESET引脚拉高（AVDD）。SEN、SCLK、SDATA和PDN作为并行接口控制引脚，可直接控制ADC的某些模式，如待机、输出格式选择、参考选择等。

四、应用设计要点

模拟输入

模拟输入采用基于开关电容的差分采样保持架构，具有良好的交流性能。为了获得最佳性能，建议采用差分驱动方式，以提高共模噪声抑制能力和偶次谐波抑制能力。同时，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。

参考

ADS614X系列内置内部参考，无需外部组件。可通过编程选择内部或外部参考模式。在内部参考模式下，REFP和REFM电压内部生成，VCM引脚输出共模电压；在外部参考模式下，VCM引脚作为参考输入，通过内部缓冲和增益生成REFP和REFM电压。

时钟输入

时钟输入可以采用差分或单端驱动方式，建议采用差分驱动以减少共模噪声的影响。对于高输入频率采样，建议使用低抖动的时钟源，并进行带通滤波以减少抖动的影响。

电源管理

该系列ADC具有四种电源管理模式：全局掉电、待机、输出缓冲器禁用和输入时钟停止。通过串行接口或并行接口可以设置不同的电源管理模式，以满足不同的功耗需求。

数字输出接口

提供并行CMOS和DDR LVDS两种输出接口，可通过串行寄存器位或并行引脚进行选择。在CMOS接口中，需要注意输出时钟的使用和负载电容的匹配；在LVDS接口中，可通过编程调整LVDS缓冲器电流和内部终端电阻，以提高信号完整性。

五、总结与展望

ADS614X系列ADC以其高性能、高灵活性和低功耗的特点，为电子工程师提供了一个强大的工具。在实际应用中，我们需要根据具体的需求，合理选择和配置ADC的各种参数和功能，以实现最佳的系统性能。

随着电子技术的不断发展，对ADC的性能要求也越来越高。未来，我们期待德州仪器能够推出更多具有创新性的产品，进一步满足市场的需求。同时，作为电子工程师，我们也需要不断学习和掌握新的技术和方法，以应对日益复杂的设计挑战。

你在使用ADS614X系列ADC的过程中遇到过哪些问题？你对ADC的未来发展有什么看法？欢迎在评论区分享你的经验和见解。