AD9961/AD9963数据转换器：低功耗与高性能的完美结合

在电子设计领域，数据转换器是至关重要的组件，它们在信号处理、通信等众多应用中发挥着关键作用。今天我们要深入探讨的是Analog Devices公司的AD9961/AD9963，这两款10/12位低功耗宽带MxFE（混合信号前端）转换器，为我们带来了低功耗与高性能的完美解决方案。

文件下载：AD9961.pdf

产品概述

AD9961/AD9963是引脚兼容的10/12位低功耗MxFE转换器，具备两个采样率为100 MSPS的ADC通道和两个采样率高达170 MSPS的DAC通道。它们专为需要低功耗和低成本的通信系统的收发信号路径而优化，数字接口提供灵活的时钟选项，发射路径可配置为1×、2×、4×和8×插值，接收路径则有可旁路的2×抽取低通滤波器。此外，它们还拥有五个辅助模拟通道，进一步增强了其功能的多样性。

产品特性亮点

• 高性能低功耗：DAC在1.8 V至3.3 V单电源下工作，发射路径在170 MSPS时功耗小于100 mW，接收路径在100 MSPS、1.8 V电源下功耗小于350 mW。还提供睡眠和掉电模式，适用于低功耗闲置期。
• 高度集成：双发射和双接收数据转换器、五个辅助数据转换通道以及时钟生成功能，为许多调制解调器设计提供了完整的解决方案。
• 灵活的数字接口：能与大多数数字基带处理器无缝匹配。

技术规格详解

发射路径规格

AD9961和AD9963的发射路径规格有所不同。以AD9961为例，分辨率为10位，差分非线性为0.1 LSB，增益变化在 -10%至 +10% FSR之间，增益匹配在 -2.4%至 +2.4% FSR之间，偏移误差在 -0.03%至 +0.03% FSR之间。最大更新速率为175 MSPS，无杂散动态范围（SFDR）在不同输出频率下表现出色，如fOUT = 5 MHz时为78 dBc，fOUT = 20 MHz时为68 dBc。

辅助转换器规格

辅助转换器包括10位和12位的DAC以及12位的ADC。10位辅助DAC的增益误差在 ±2.0%以内，建立时间（±1%）为1 μs；12位辅助DAC的增益误差在 ±0.8%以内。12位辅助ADC的分辨率为12位，差分非线性在 -1.0至 +1.0 LSB之间，增益误差（内部参考）在 -2.0%至 +2.0%之间，输入电压范围为0至3.2 V，最大采样率为50 kHz。

功耗规格

AD9961/AD9963的功耗与工作模式和电源电压有关。在1.8 V仅外部供电模式下，各电源引脚的电流消耗不同，如CLK33V为1.65 mA，TXVDD为10.7 mA等；在3.3 V仅片上稳压器供电模式下，TXVDD为12.1 mA，CLK33V为17.0 mA等。同时，各电源引脚的电压范围也有明确规定，如CLK33V和TXVDD的范围为1.72至3.63 V。

数字逻辑电平规格

CMOS输入逻辑电平和输出逻辑电平与DRVDD电压有关。例如，当DRVDD = 1.8 V时，VIN逻辑高为1.2 V，VOUT逻辑高为1.35 V；当DRVDD = 3.3 V时，VIN逻辑高为2.0 V，VOUT逻辑高为2.4 V。DAC时钟输入的差分峰 - 峰值电压为200至400 mV p - p diff，占空比为45%至55%，压摆率为0.1 V/ns。

引脚配置与功能

AD9961和AD9963的引脚配置基本相同，每个引脚都有其特定的功能。例如，AUX33V是辅助ADC和辅助DAC的模拟电源引脚；RXQP和RXQN是差分ADC Q输入引脚；SCLK是串口时钟输入引脚等。了解这些引脚的功能对于正确使用和设计电路至关重要。

工作原理与操作

接收路径

接收路径由双差分输入、100 MSPS的ADC和可选的2×抽取低通滤波器组成。ADC具有多级差分流水线开关电容架构和输出误差校正逻辑，支持高达140 MHz的IF采样频率，适用于欠采样接收器。同时，其中一个ADC可以掉电，数字接口可以进入单ADC模式。

发射路径

发射路径包括两个完整的插值滤波器级和高速电流输出DAC。插值滤波器可以完全旁路或级联，提供2×、4×或8×插值，有效提高DAC更新速率，同时抑制输入数据速率处的镜像。

时钟分配

接收路径ADC和发射路径DAC可以直接由CLKP/CLKN输入或片上DLL的输出时钟驱动。辅助ADC采样时钟是输入时钟的分频版本，辅助DAC与串口时钟同步更新。

数字接口

AD9961/AD9963有两个并行接口端口，Tx端口和TRx端口，其操作取决于设备是配置为全双工还是半双工模式。在全双工模式下，TRx端口输出接收路径的样本，Tx端口接收发射端口的输入样本；在半双工模式下，TRx端口既输出接收路径的样本又接收发射路径的输入样本，Tx端口禁用。

应用领域

AD9961/AD9963的高性能和低功耗特性使其适用于多种应用领域，包括无线基础设施、微微蜂窝和毫微微蜂窝基站、医疗仪器、超声AFE、便携式仪器、信号发生器和信号分析仪等。

总结

AD9961/AD9963在低功耗和高性能方面表现出色，为电子工程师提供了一个强大的工具。其高度集成的功能、灵活的数字接口和广泛的应用领域，使其成为许多设计的理想选择。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理配置和使用这些转换器，以充分发挥其优势。你在使用类似数据转换器时遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。