18位15Msps SAR ADC LTC2387-18：性能卓越，应用广泛

在电子设计领域，ADC（模拟 - 数字转换器）是连接模拟世界和数字世界的桥梁，其性能直接影响着整个系统的精度和稳定性。今天，我们就来深入了解一款高性能的18位15Msps SAR ADC——LTC2387 - 18。

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一、产品概述

LTC2387 - 18是一款低噪声、高速的18位逐次逼近寄存器（SAR）ADC，非常适合各种高速应用。它采用5V和2.5V电源供电，具有全差分±4.096V输入范围，这使得它在需要宽动态范围的应用中表现出色。该ADC能够实现±3LSB INL（最大值），18位无失码，典型SNR达96dB。

二、关键特性

2.1 高速与高精度

• 高吞吐量：高达15Msps的吞吐量，且无流水线延迟和周期延迟，能够快速准确地完成数据转换，满足高速数据采集的需求。
• 高精度转换：18位分辨率，无失码，保证了数据转换的准确性。同时，其积分线性误差（INL）最大为±3LSB，差分线性误差（DNL）为±0.9LSB，提供了出色的线性度。

2.2 出色的动态性能

• 高SNR：在 (f_{IN}=1 MHz) 时，典型SNR可达95.7dB，能够有效抑制噪声，提高信号质量。
• 低失真：总谐波失真（THD）低至 - 117dB（在 (f_{IN}=2 kHz) 时），保证了信号的纯净度。

2.3 灵活的接口设计

采用串行LVDS数字接口，具有单通道和双通道输出模式，用户可以根据具体应用优化接口数据速率，方便与FPGA等设备连接。

2.4 低功耗设计

在15Msps采样率下，功耗仅为125mW，并且具有掉电模式，可将功耗降低至10μW，非常适合对功耗有严格要求的应用。

三、电气特性详解

3.1 输入特性

• 输入范围：模拟输入电压范围为 ((GND - 0.3V)) 到 ((VDD + 0.3V))，能够适应较宽的输入电压变化。
• 输入电容：采样模式下为20pF，保持模式下为2pF，对输入信号的影响较小。
• 共模抑制比（CMRR）：在 (f_{IN}=1MHz) 时，CMRR为75dB，能够有效抑制共模干扰。

3.2 转换特性

• 分辨率：18位分辨率，确保了高精度的转换。
• 无失码：保证了转换结果的可靠性。
• 积分线性误差（INL）：最大为±3LSB，提供了良好的线性度。
• 差分线性误差（DNL）：为±0.9LSB，保证了相邻码之间的准确性。

3.3 动态精度

在不同输入频率下，LTC2387 - 18都能保持出色的动态性能。例如，在 (f_{IN}=2kHz) 时，SINAD为95.7dB，SNR为96dB，THD为 - 117dB，SFDR为119dB。

3.4 内部参考特性

内部参考输出电压为2.048V，温度系数最大为±20ppm/°C，输出阻抗为15kΩ，能够提供稳定的参考电压。

四、应用领域

4.1 高速数据采集

由于其高吞吐量和高精度，LTC2387 - 18非常适合高速数据采集系统，如工业自动化、测试测量等领域。

4.2 成像与通信

在成像系统中，高精度的转换能够保证图像的质量；在通信领域，其宽动态范围和低失真特性能够满足通信信号处理的需求。

4.3 控制环路

无延迟操作使其成为高速控制环路应用的理想选择，能够实时准确地采集和处理信号。

4.4 仪器仪表

高精度和低噪声特性使得LTC2387 - 18在仪器仪表领域具有广泛的应用前景，如示波器、频谱分析仪等。

五、应用设计要点

5.1 输入驱动电路

为了保证ADC的性能，建议使用缓冲放大器来驱动模拟输入。缓冲放大器可以提供低输出阻抗，使模拟信号在采集阶段能够快速稳定，同时隔离信号源和ADC输入的电流尖峰。对于高阻抗源，必须进行缓冲处理，以最小化采集期间的建立时间并优化ADC的失真性能。

5.2 输入滤波

在缓冲输出和ADC输入之间放置滤波网络，以最小化缓冲器的噪声贡献，并减少ADC采样瞬变反射到缓冲器的干扰。简单的一阶低通RC滤波器通常就足够了，但要注意RC时间常数应足够小，以确保模拟输入在ADC采集时间内能够稳定。

5.3 参考电路

LTC2387 - 18内部有一个低噪声、低漂移的带隙参考和参考缓冲器。如果需要更高的精度和更低的漂移，可以使用外部参考源。使用内部参考时，要注意对REFIN和REFBUF进行适当的旁路电容配置；使用外部参考时，要确保参考源具有快速的瞬态响应和足够的驱动能力。

5.4 电源设计

该ADC需要三个电源：VDD（5V）、VDDL（2.5V）和OVDD（2.5V）。要对每个电源进行适当的旁路电容配置，以减少电源噪声的影响。同时，OVDD可以与VDDL来自同一电源，但需要通过铁氧体磁珠进行隔离。

5.5 时序和控制

转换由CNV + 和CNV - 控制，CNV + 的上升沿将采样模拟输入并开始转换。要确保CNV + 的脉冲宽度满足时序要求，并且在ADC上电或退出掉电模式后的前两个转换周期，转换数据无效。

5.6 数字接口

LVDS信号应在PCB板上作为100Ω差分传输线进行布线，并在接收器端用100Ω电阻进行端接。转换完成后，通过CLK±输入九个时钟脉冲将数据移出，DCO±可以用于在FPGA中锁存DA±数据。

六、总结

LTC2387 - 18是一款性能卓越的18位15Msps SAR ADC，具有高速、高精度、低功耗等优点，适用于多种高速应用。在设计过程中，要注意输入驱动电路、滤波、参考电路、电源设计、时序控制和数字接口等方面的要点，以充分发挥其性能优势。电子工程师们在面对高速数据采集、成像、通信等应用时，不妨考虑这款出色的ADC。你在使用类似ADC时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。