MS9280——10bit、35MSPS 模数转换器

产品简述

MS9280 是单芯片、单电源、10bit、35MSPS 模数转换器，内部集成

采样保持放大器和电源基准源。MS9280 使用多级差分流水线架构，保

证 35MSPS 数据转换速率下，全温度范围内无失码。

MS9280 的输入适合图像视频和通信系统应用。用户可以根据实际

需要，选择单端输入或者差分输入，也可以选择输入范围和消除失调。

MS9280 内部集成的采样保持放大器，既适合复用系统，又适合开

关全波电压范围的连续信道。采样单信道的输入频率可以超过奈奎斯特

频率。借助内部的钳位电路，交流耦合输入可以移位到一定的固定电平，

动态性能非常完好。

MS9280 内部集成可编程基准源。根据系统需要，可以选择外部高

精度基准，以满足系统精度的要求。

单时钟输入控制内部的转换周期；数字输出二进制的数据信息。超

出量化范围检测位信息表示输入信号超过了最小和最大量化范围的。

MS9280 可工作在 2.7V  5.5V 单电源范围，适合高速、低功耗的应

用范围。MS9280 适合工业温度范围，-40°C 到+125°C。

主要特点

◼10 bit、35 MSPS 流水线 ADC

◼低功耗：90mV （3V 电源下）

◼宽工作范围：2.7V  5.5V

◼高线性度: DNL：0.2 LSB

◼低功耗控制模式

◼三态门输出

◼量化范围检测

◼内建钳位功能

◼高精度可编程基准电源

◼中频亚采样高达 135MHz

应用

◼图像视频

◼通信系统

产品规格分类

管脚图

管脚说明

内部框图

极限参数

芯片使用中，任何超过极限参数的应用方式会对器件造成永久的损坏，芯片长时间处于极限

工作状态可能会影响器件的可靠性。极限参数只是由一系列极端测试得出，并不代表芯片可以正

常工作在此极限条件下。

电气参数

除特殊说明外，AVDD=+3V, DRVDD=+3V, Fs=35MHz （50%占空比），MODE=AVDD，2V 输入范围

0.5V 到 2.5V，外部基准。

如有需求请联系——三亚微科技 王子文（16620966594）

应用说明

工作原理

MS9280 利用多级流水线架构，实现低功耗高速数据转换。将整个的转换精度分成低精度的

单阶子转换器。在时序控制下，各阶转换的结果通过内部数字校准电路，实现高精度的数据转换。

工作模式

MS9280 适合多领域的图像视频、通信和仪表应用，包括兼容 AD876-8 系列。可根据具体系

统需要，选择合适的工作模式进行性能优化。为实现系统的灵活性，内部可编程开关实现了不同

的工作模式。内部的三个模块：电压基准、电压缓冲、模拟输入，可在不同开关模式下实现不同

的选择，具体的实现形式和工作模式见表 1 及模式说明图例。

如有需求请联系——三亚微科技 王子文（16620966594）

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睡眠模式

通过设置引脚 STBY 为逻辑高电平且时钟保持在低电平，MS9280 进入睡眠模式。在这个模

式下，典型的功耗约 4mW。芯片在 STBY 变成低电平后，约 400ns 后进入正常模式。

钳位功能

为实现交流耦合输入信号或视频信号直流恢复的功能，MS9280 内部集成钳位功能电路。图

10 显示内部钳位电路和钳位工作需要的外部控制信号。为了保证钳位使能，应用逻辑高电平于

引脚 CLAMP。这将关闭开关 SW1。内部的钳位放大器工作在缓冲器模式，引脚 CAMPLIN 的电压

钳位 AIN 输入的直流电压。获得期望的钳位电压后，开关 SW1 由于引脚 CLAMP 变成逻辑低电平

而打开。在忽略由于输入偏置电流引起的电压变化外，输入电容保持钳位的直流电压值，直到下

一个钳位间隔到来。为保证内部钳位放大器的闭环稳定性，推荐输入电阻的最小值为 10Ω。

引脚 CLAMPIN 允许的电压范围取决于内部钳位放大器的工作限制，推荐值在 0.5V  2.5V 之

间。

输入电容大小根据在钳位间隔内输入电压 AIN 允许的足够捕获时间和钳位间隔之间的最小

电压降来确定。具体来说，开关关闭后的捕获时间由下式给出：

模拟输入的驱动电路

图 11 说明等价的模拟输入电路，MS9280 内部集成了采样保持放大器。在时钟低电平输入

时，开关 1 和 2 闭合，开关 3 断开。输入模拟信号对采样电容 CH 进行充电。当时钟由低电平转

变成高电平时，开关 1 和 2 断开，采样保持电路进入保持模式，开关 3 关闭，运放的输出等于

采样电容储存的电压。当时钟由高电平转变成低电平时，开关 3 首先断开，开关 1 和 2 然后闭

合，采样保持放大器进入跟踪模式。

输入采样保持电路的结构对模拟信号输入驱动能力有一定的要求。引脚电容 CP 和保持电容

CH 一般小于 5pF。输入信号源必须能够在半个时钟周期内，把这些电容充电或放电到 10bit 精度

所需要的电压值。当采样保持放大器进入跟踪模式时，输入信号源必须对保持电容 CH 充电或放

电，从上一周期储存的电压到一个新的电压。最坏情况下，输入信号源提供充电电流在半个时钟

周期内，通过开关 1 导通电阻 Ron 是采样电容发生最大输入信号峰值的转变。这情况等效于驱

动一个低输入阻抗电路。另一个情况，当输入信号源电压等于前一时刻储存的电压时，保持电容

不需要输入电流，而且等价输入阻抗非常高。

在输入信号源和 AIN 引脚之间加入串联电阻，可以减少对信号源驱动能力的要求，如图 12

所示。某些特殊应用的带宽限制了串联电阻的大小。为了保证系统的性能指标，电阻限制在 20Ω

以内。对于信号带宽小于奈奎斯特频率的应用，用户可以适当增加电阻大小。另外加入一个对地

的并联电容，可以减小交流负载阻抗，电容的大小需要根据信号内阻和需要的信号带宽来选择。

MS9280 的信号输入范围是基准电压的函数。对于输入范围的选择，根据基准部分中内部基

准和外部基准的不同编程来选择确定。

在许多应用中，尤其是单电源工作，交流耦合提供了一种方便的方法，在合适的量化范围内，

偏置模拟输入信号。图 13 说明了交流耦合模拟输入信号的典型结构。这种结构的高通-3dB 角频

率是非常重要的考虑参数。 f =1/(2*pi*R2*C ) -3dB EQ ，其中 CEQ 是 C1 和 C2 的并联。

选择电阻值需要特别考虑，交流耦合电容在输入端集成开关传输特性，导致节点直流偏置电

流流入输入。偏置电流的大小随着输入信号幅度偏离中间参考电压值的大小和采样频率的增加而

增加。当输入信号等于基准中间值时，输入偏置电流最小，同时导致输入失调误差 (R1+R2)*IB 。

如果需要补偿这个误差，考虑减小 R2 或者调整 VBIAS 以满足需要的失调要求。

在系统应用中，必须使用直流耦合。通过运放，改变参考地的信号直流电平，以实现输入信

号在合适的量化范围内。图 14 显示 AD8041 同向模式的电路结构。

MS9280 可以采用差分输入的信号模式。这种结构需要通过短接 REFTS 和 REFBS 两个输入端

作为一个差分输入端。图 15 显示 1V P-P 信号的差分输入模式。

AD876-8 工作模式

MS9280 可以通过引脚配置，替代 AD876-8 系列，从而降低原来使用 AD876-8 的系统功耗。

图 16 说明了 MS9280 替代 AD876-8 的引脚配置。通过 REFSENSE 接地，MODE 引脚悬空，CLAMP

引脚接地，使用外部基准模式就可以替代原来的 AD876-8.

如有需求请联系——三亚微科技 王子文（16620966594）

时钟输入

MS9280 时钟输入通过内部的反向器缓冲器给电路提供时钟，且内部反向器由 AVDD 引脚供

电。这种结构保证了时钟满足+5V 或+3.3V CMOS 逻辑输入信号，输入阈值电压在 AVDD/2。

MS9280 的流水线结构既工作在时钟的上升沿又工作在下降沿。为了最小化占空比的偏差，

推荐采样高速或先进 CMOS 逻辑时钟(HC/HCT, AC/ACT)。CMOS 逻辑提供对称的电压阈值电平和足

够的上升和下降时间，以满足 35MSPS 的采样速率。MS9280 设计的最高时钟频率位 35MHz，更

高的时钟频率将要弱化系统的性能指标。选择更低的时钟频率可以提高系统的性能指标。输出缓

冲的功率消耗主要正比于时钟频率，更低的时钟频率可以降低功耗。

封装外形图

SSOP28

——爱研究芯片的小王

审核编辑 黄宇