1.25Msps、12位ADC采用單5V電源時(shí)保持電源和信號(hào)完整性

Kevin Hoskins

新型 LTC1415 擴(kuò)展了 LTC 的高速、低功率 12 位 ADC 系列。該器件采用 5V 單電源供電，針對(duì) ADSL、HDSL、調(diào)制解調(diào)器、直接下變頻、CCD 成像、基于 DSP 的振動(dòng)分析、波形數(shù)字化儀和多路復(fù)用系統(tǒng)等應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。LTC1415 的框圖如圖 1 所示。

圖1.這款完整的 5V、12 位、1.25Msps ADC 采用 28 引腳 SSOP。

單 5V 電源、高速、最低功耗

與目前市場(chǎng)上的其他 1415 位 ADC 相比，新型 LTC12 具有更低的功耗以及更好的性能和特性。它的采樣速率為1.25Msps，功耗僅為55mW。午睡和睡眠模式進(jìn)一步降低了耗散。其 28 引腳 SO 和 SSOP 封裝提供業(yè)界最小的占位面積。

一個(gè)獨(dú)立的輸出驅(qū)動(dòng)器電源引腳，OVDD，允許 ADC 連接到 3V 或 5V 數(shù)字系統(tǒng)。

微型封裝

LTC?1415 是市面上尺寸最小的 1.25Msps 12 位 ADC。其 28 引腳 SSOP 僅占用 0.123 英寸2，43 引腳 SO 的 28%。該器件采用同樣纖巧的 0.1μF 0805 尺寸表面貼裝電源旁路電容器和一個(gè)小的 10μF 1206 尺寸陶瓷基準(zhǔn)旁路電容器工作。

具有基準(zhǔn)電壓源和寬帶 S/H 的完整 ADC

LTC1415 包括一個(gè) 10ppm/°C 2.5V 基準(zhǔn)，其適合用作一個(gè)系統(tǒng)基準(zhǔn)。該內(nèi)部基準(zhǔn)設(shè)定了 LTC1415 的全標(biāo)度輸入范圍 0V 至 4.096V。圖2中的電路可調(diào)整滿量程（增益）誤差，而無(wú)需在信號(hào)路徑中放置額外的電路。

圖2.這種簡(jiǎn)單的電路不會(huì)在信號(hào)路徑上增加任何內(nèi)容，便于進(jìn)行滿量程調(diào)整。

LTC1415 的全差分 S/H 具有一個(gè)典型的 20MHz 輸入帶寬和 60dB 或更好的 CMRR （在一個(gè) DC 至 10MHz 帶寬范圍內(nèi)）。交流規(guī)格采用單端 （–A在接地）信號(hào)驅(qū)動(dòng)。偏移 –A在高于地電位放寬了驅(qū)動(dòng) LTC1415 輸入的軌至軌運(yùn)放的驅(qū)動(dòng)要求。

好處

通過(guò)單電源操作和兩種省電停機(jī)模式降低功耗

LTC1415 具有 NAP 和睡眠模式，可進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)換器的 55mW 低功耗。NAP 模式關(guān)斷除 2.5V 基準(zhǔn)之外的所有轉(zhuǎn)換器電路，從而將功耗降低 95%。轉(zhuǎn)換器很快從NAP模式返回，因?yàn)橛性椿鶞?zhǔn)保持其旁路電容充電。

SLEEP 模式通過(guò)關(guān)斷 LTC30 的所有內(nèi)部電路，將耗散減小至 1415μW。轉(zhuǎn)換器從睡眠狀態(tài)返回的速度比從NAP模式返回的速度慢，因?yàn)榛鶞?zhǔn)電壓源必須對(duì)其旁路電容進(jìn)行充電。當(dāng)使用10μF旁路電容時(shí)，轉(zhuǎn)換器在10ms的典型建立時(shí)間后準(zhǔn)備就緒，如圖2所示。

寬帶寬共模抑制比

ADC S/H出色的CMRR消除了共模接地噪聲的影響。CMRR在整個(gè)奈奎斯特帶寬（fS/2），在 3MHz 時(shí)下降 5dB。這種抑制高頻共模信號(hào)的能力在開關(guān)瞬變經(jīng)常引起高頻噪聲的采樣系統(tǒng)中非常有用。

無(wú)延遲和低誤碼率 （BER）

LTC1415 的逐次逼近型架構(gòu)是高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的最佳選擇，并實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。第一個(gè)好處是沒有延遲（在采樣輸入信號(hào)和生成輸出代碼之間有多個(gè)采樣周期的時(shí)間延遲）。SAR轉(zhuǎn)換器在獲取下一個(gè)樣本之前從當(dāng)前樣本生成數(shù)據(jù)。因此，與采用流水線轉(zhuǎn)換技術(shù)的高速轉(zhuǎn)換器不同，LTC1415 始終沒有數(shù)據(jù)延遲。無(wú)延遲對(duì)于信號(hào)多路復(fù)用、閉環(huán)控制系統(tǒng)、單次事件驅(qū)動(dòng)測(cè)量和DSP反饋系統(tǒng)是有利的。

第二個(gè)好處是降低了 BER。與子范圍或流水線轉(zhuǎn)換器不同，LTC1415 本質(zhì)上不受位誤差或“觸發(fā)碼”（幅度大至滿標(biāo)度的不頻繁轉(zhuǎn)換誤差）的影響。LTC1415 的 BER 非常低，小于 10–15.

數(shù)字信號(hào)處理器接口

LTC1415 的高速并行數(shù)字接口可直接連接至一個(gè) DSP，或者通過(guò)使用 CS 和 RD 引腳，可在需要時(shí)檢索數(shù)據(jù)。邊緣觸發(fā)的CONVST信號(hào)精確控制采樣時(shí)刻，這對(duì)于處理信號(hào)和保持信號(hào)完整性至關(guān)重要。

模范的交流和直流性能

LTC1415 非常謹(jǐn)慎地處理輸入信號(hào)。其差分 S/H 具有 20MHz 的寬帶寬，對(duì)于 75kHz、625.4V 電壓，可實(shí)現(xiàn) –096dB THDP-P輸入信號(hào)。這種交流性能得到了直流規(guī)格的補(bǔ)充，包括在整個(gè)溫度范圍內(nèi)保證的±1LSB最大差分線性誤差（0.25LSB，典型值）和積分線性誤差（0.2LSB，典型值）。

圖 3 中的 FFT 揭示了 LTC1415 在采用一個(gè)全標(biāo)度 1kHz 正弦波輸入信號(hào)時(shí)的 25.100Msps 轉(zhuǎn)換速率性能。曲線顯示–88dB THD和72.8dB SINAD（11.8 ENOB）。

圖3.LTC1415 對(duì)一個(gè)全標(biāo)度 100kHz 正弦波的轉(zhuǎn)換的 FFT 在采樣速率為 1.25Msps 時(shí)表現(xiàn)出出色的響應(yīng)和低本底噪聲。

圖4顯示，11.8有效位數(shù)（ENOB）在200kHz輸入頻率下保持平坦，并在11MHz時(shí)保持1位AC性能。

圖4.該曲線表明，LTC1415 的動(dòng)態(tài)性能在 1MHz 輸入頻率范圍內(nèi)仍保持穩(wěn)健性，從而保持 11 位性能。

審核編輯：郭婷