1.25Msps 12位A/D轉(zhuǎn)換器降低功耗和尺寸

Dave Thomas 和 Kevin Hoskins

到目前為止，高速系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在選擇1Msps 12位A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)不得不妥協(xié)。雖然混合動(dòng)力車通常具有最佳性能，但它們體積大，耗電（~1W）且價(jià)格昂貴（>100美元）。一個(gè) 很少有制造商提供單片，但它們會(huì)損害交流或直流性能。

現(xiàn)在情況發(fā)生了變化。新型 LTC1410 單片式 1.25Msps 12 位 ADC 的性能優(yōu)于混合型單片式 ADC，具有單片式器件的功耗、尺寸和成本。

LTC1410 的一些主要優(yōu)勢(shì)包括：

1.25毫秒吞吐速率

全差分輸入

60dB 共模抑制比，在 1MHz 時(shí)保持恒定

低功耗：160mW （典型值），采用 ±5V 電源供電

“即時(shí)開啟”午睡和微功耗睡眠關(guān)斷模式

小型封裝：28 引腳 SO

LTC1410 的特性可提高當(dāng)前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能并降低其成本，并優(yōu)化新的應(yīng)用。

高精度轉(zhuǎn)換：交流或直流

在圖 1 中，LTC1410 將一個(gè)寬帶寬差分采樣保持 （S/H） 與一個(gè)極快的逐次逼近寄存器 （SAR） ADC 和一個(gè)片內(nèi)基準(zhǔn)相結(jié)合。它們共同提供非常高水平的交流和直流性能。

圖1.LTC1410 具有一個(gè)真差分 S/H 以及卓越的帶寬和 CMRR。

ADC的S/H決定了其整體動(dòng)態(tài)性能。LTC1410 的 S/H 具有一個(gè)非常寬的帶寬 （20MHz），并針對(duì) 84kHz 奈奎斯特帶寬產(chǎn)生非常低的總諧波失真 （–625db）。

重要的直流規(guī)格包括出色的差分線性誤差 ≤0.8LSB、線性誤差 ≤0.5LSB，并且在整個(gè)溫度范圍內(nèi)無失碼。片內(nèi)曲率為10ppm/°C的校正2.5V帶隙基準(zhǔn)可確保在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的低漂移。

如果應(yīng)用需要外部基準(zhǔn)，則很容易過驅(qū)片內(nèi)基準(zhǔn)的2kΩ輸出阻抗

重要的多路復(fù)用應(yīng)用

LTC1410 的高轉(zhuǎn)換速率允許非常高的采樣速率多路復(fù)用系統(tǒng)。S/H 的高輸入阻抗消除了由多路復(fù)用器的開關(guān)電阻引起的直流誤差。此外，LTC1410 的低輸入電容可確保 100ns 的快速采集時(shí)間 -- 即使具有高源阻抗。

電信的理想選擇

HDSL、ADSL 和調(diào)制解調(diào)器等電信應(yīng)用需要高水平的動(dòng)態(tài)性能。采樣ADC動(dòng)態(tài)性能的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是其信噪比加失真比（SINAD）。LTC1410 的最小 SINAD 為 72dB 或 11.67 有效位數(shù) （ENOB），最高輸入頻率為 100kHz。在奈奎斯特頻率（625kHz）下，SINAD仍然是一個(gè)穩(wěn)健的70dB。圖 2 顯示，LTC1410 能夠?qū)?a target="_blank">信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)高于奈奎斯特速率的欠采樣。

圖2.寬帶S/H捕獲的信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過奈奎斯特。

差分輸入抑制噪聲

LTC1410 的差分輸入非常適合于其所需信號(hào)必須與 EMI 噪聲競(jìng)爭(zhēng)的應(yīng)用。LTC1410 的差分輸入提供了一種抗噪聲的新方法。

圖3a顯示了一個(gè)單端采樣系統(tǒng)，其精度受接地噪聲限制。當(dāng)單端信號(hào)施加到ADC的輸入時(shí)，接地噪聲直接添加到施加的信號(hào)中。雖然濾波器可以降低這種噪聲，但這不適用于與輸入信號(hào)相同頻率的帶內(nèi)噪聲或共模噪聲。然而，圖 3b 顯示了 LTC1410 如何提供緩解。由于其出色的 CMRR，LTC1410 的差分輸入可抑制接地噪聲，即使其頻率與所需的輸入頻率相同。此外，LTC1410 的寬帶 CMRR 可以消除極其寬帶的噪聲，如圖 4 所示。

圖 3a.輸入信號(hào)受到單個(gè)輸入ADC的接地噪聲污染。

圖 3b.LTC1410 的差分輸入可抑制共模噪聲并保留輸入信號(hào)。

圖4.LTC1410 可抑制高達(dá) 10MHz 及更高頻率的共模噪聲。

低功耗應(yīng)用

具有有限功率預(yù)算的高速應(yīng)用將極大地受益于 LTC1410 的 160mW 低功耗。通過使用電源關(guān)斷模式、NAP 和 SLEEP，可以進(jìn)一步降低功耗。

NAP 可將功耗降低 95% （至 7.5mW），僅由內(nèi)部基準(zhǔn)供電?！皢拘选睍r(shí)間非常快，為200ns。最新的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)仍然可以訪問，CS 和 RD 仍然控制輸出緩沖區(qū)。NAP 適用于那些需要在非活動(dòng)期后立即進(jìn)行轉(zhuǎn)換的應(yīng)用程序。

睡眠可將功耗降至 5μW 以下。它對(duì)于必須最大限度地節(jié)省功耗的應(yīng)用非常有用。SLEEP 模式關(guān)斷所有偏置電流，包括基準(zhǔn)電壓源。睡眠模式喚醒時(shí)間取決于基準(zhǔn)補(bǔ)償電容的尺寸。采用推薦的10μF電壓時(shí)，喚醒時(shí)間為10ms。通常，NAP 模式用于短于 10ms 的非活動(dòng)時(shí)段，而 SLEEP 模式用于較長(zhǎng)的時(shí)段。

結(jié)論

新型 LTC28 采用 1410 引腳 SO 封裝，專為許多高速動(dòng)態(tài)采樣應(yīng)用（包括 ADSL、壓縮視頻和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集）而優(yōu)化

審核編輯：郭婷