超高速模数转换器AD9446及其应用

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:1360

0 引言

　　ad9446是adi公司推出的16 bit模数转换芯片，它具有100 msps的采样速率(是其它同类产品的10倍)，同时能在基带内提供90dbc的sfdr和80 dbfs的snr。对于采用数字时间采样的频率域和时间域高性能测试和测量应用，ad9446可将孔径抖动降低至60 fs(飞秒)，而同类adc产品一般为120 fs～140 fs。此外，ad9446还能提供很高的精度，并具有+0.5lsb的典型16 bit微分线性误差(dnl)和±3lsb的典型16 bit积分线性误差(inl)。由于ad9446的并行低电压差分信号(lvds)输出中包括一个输出时钟信号，故可简化连接到数字处理器的接口，同时能降低数字噪声耦合返回到adc内核的可能性。ad9446采用100引脚tqfp／ep塑料表面贴装无铅封装。该芯片需3.3 v／5.0 v电源和一个低电压差分输入时钟。但不需要外部参考源。

1 ad9446的内部结构及引脚说明

　　dcs mode：时钟执行周期稳定控制引脚。与cmos兼容。该脚为低(agnd)时使能，为高(avdd1)时无效。

　　dnc：不接，悬空。

　　output mode：cmos兼容的输出逻辑模式控制引脚，当output mode为0时芯片工作在cmos模式；当output mode为1时，工作在lvds模式。

　　dfs：数据格式选择引脚。用于决定输出数据的格式。当dfs为低(ground)时，选择偏移二进制格式；当dfs为高(avdd1)时，选择二进制补码格式。

　　lvds_bias：lvds电流输出引脚。该脚应接3.7 ω的电阻到数字输出地(drgnd)。

　　avdd1：3.3 v (+5％)模拟电源输入端。

　　sense：参考电压方式选择引脚。接地时，选择内部1.6 v (峰峰值3.2 v的输入范围)参考电压；接avdd1时，选择外部参考电压。

　　vref：1.6 v的i／o参考电压。功能与sense引脚和外部可编程电阻有关。使用时应用0.1μf和10μf的电容旁路。

　　agnd：模拟地。

　　reft：差分参考输出。应接0.1μf的电容到地，并应加0.1 μf和10μf的电容到refb。

　　refb：差分参考输出。应接0.1μf的电容到地，并应加0.1μf和10μf的电容接reft。

　　avdd2：5.0 v(+5％)模拟电源输入端。

　　vin+／vin-：模拟信号输入端。

　　clk+／clk-：时钟输入端。

　　drgnd：数字输出地。

　　drvdd：3.3 v数字输出电压(3.0～3.6 v)。

　　dco+／dco-：数字时钟输出。

　　d(15：0)+：源码并行输出位，其中d15为最高位。

　　d(15：0)-：补码并行输出位，且只有在lvds模式时才有效。

　　or+：溢出源码输出。

　　0r-：溢出补码输出，该脚只有在lvds模式时才有效。

2 ad9446的工作时序

　　ad9446芯片的控制时序与传统的低速ad有所不同，它完全依靠时钟来控制其采样、转换和数据输出。ad9446通常在clk+第一个时钟的上升沿开始采样转换，经过tpd后，数据开始输出。而在第十三个时钟到来时数据才出现在d15～d0端口上。

3 参考电压的选择和模拟信号输入

　　ad9446通过模拟信号输入来驱动adc核中的高宽带采样保持电路以对信号进行采样，然后对采样得到的数据进行16位量化。ad9446芯片具有片上参考电源，且允许ttl、cmos或lvpecl电平输入。ad9446内含一个稳定且精确的0.5 v带隙参考电压，其输入电压范围可以随参考电压(外部的或内部的)而改变。

3.1 参考电压的选择

　　ad9446的内部比较器可用于检测sense引脚的电位，并把参考电压配置成三种可能的状态。当sense引脚接地时，选择内部参考电压。若参考电压放大器的转换开关接到内部电阻分压器，则vref将被置成1.6 v，图3是其内部参考电压配置图；若将电阻分压器按图4进行连接，即将参考电压放大器的转换开关接到sense脚，那么：

vref=0.5 v(1+r2／r1)

　　sense脚接avdd时，选择外部参考。实际上，内部参考电压缓冲器也可通过一个7 kω的平衡电阻来加载外部参考电压。而内部参考电压缓冲器仍能产生正负极性的满量程参考电压refb和reft来驱动adc核。因为输入电压范围是参考电压的2倍，所以外部参考电压最大值为2.0 v。

　　所有的参考电压配置方式都是通过refb和reft来驱动adc核，从而建立各自的模拟信号电压输入范围。无论是使用外部参考电压还是内部参考电压，adc核的电压输人范围总是参考电压引脚电压的2倍。

3.2 内部参考电压的调整

　　内部参考电压是在产品测试时已被调整过的。因此对于用户来说，使用外部参考电压没有什么优势。增益调整是在输入电压是3.2 v峰峰值时进行的。正因为进行了这样的调整，当模拟输入电压峰峰值小于2 v时，便没有什么益处可言。但是输入范围的减小可以提高某些应用中sfdr的性能。