ADC12D1800 超高速 12 位模数转换器产品总结

12位、3.6 GSPS ADC12D1800是 TI 超高速 ADC 家族的最新进展，基于 10 位 GHz 系列 ADC 的特性、架构和功能。

ADC12D1800提供灵活的LVDS接口，具有多种SPI可编程选项，便于板设计和FPGA/ASIC数据采集。LVDS输出兼容IEEE 1596.3-1996，并支持可编程共模电压。
*附件：adc12d1800.pdf

该产品采用含铅或无铅292球热增强BGA包装，工业温度范围为-40°C至+85°C。

为实现 f 的满额定性能 时钟 >1.6 GHz，通过串行接口将最大功率设置写入寄存器6小时;更多信息请参见第5.6.1节。

特性

• 可配置为3.6 GSPS交错或1.8 GSPS双 ADC

• 与ADC10D1000/1500和ADC12D1000/1600兼容引脚

• 内部终端缓冲差分模拟输入

• 交错正时自动与手动倾斜调节

• 系统调试输出端的测试模式

• 可编程15位增益和12位加号偏移

• 可编程 t广告调整功能

• 1：1 非多工或 1：2 去多工 LVDS 输出

• 多芯片系统的自动同步功能

• 单一1.9伏±0.1伏电源

• 主要规格

  • 分辨率：12位
  • 交错式3.6 GSPS ADC
    • 噪声底密度 –153.5 dBm/Hz（类型）
    • IMD3 –61 dBFS（类型）
    • 噪声功率比：48.5 dB（类型）
    • 功率 4.4 W（典型）
    • 全功率带宽 1.75 GHz（典型）
  • 双1.8 GSPSADC，Fin = 125MHz
    • ENOB：9.4（类型）
    • 信噪比 58.5 dB（典型）
    • SFDR 73 dBc（类型）
    • 功率 4.4 W（典型）
    • 全功率带宽 2.8 GHz（类型）

  参数
  
  方框图

ADC12D1800 是德州仪器（TI）推出的 12 位超高速模数转换器（ADC），核心优势为 3.6 GSPS 超高采样率、宽频带性能与灵活工作模式，支持交错采样与双路独立采样切换，适配宽带通信、雷达 / LIDAR、高速数据采集等对采样速率和带宽要求严苛的场景。

一、核心产品参数

1. 基础性能指标

• 分辨率与采样率 ：12 位分辨率，无缺失码；支持 3.6 GSPS 交错采样（DES 模式）或双路 1.8 GSPS 独立采样（Non-DES 模式），采样时钟频率范围 150 MHz~1.8 GHz。
• 动态性能 ：有效位数（ENOB）典型值 9.4 位（125 MHz 输入），信号 - to - 噪声比（SNR）58.5 dB，无杂散动态范围（SFDR）73 dBc，总谐波失真（THD）-68.5 dB；3 阶互调失真（IMD3）-61 dBFS，噪声功率比（NPR）48.5 dB，动态性能优异。
• 带宽与噪声 ：全功率带宽（FPBW）最高 2.8 GHz（Non-DES 模式），噪声底密度 - 153.5 dBm/Hz；积分非线性（INL）±2.5 LSB，微分非线性（DNL）±0.4 LSB，精度表现稳定。
• 输入特性 ：差分输入阻抗 100 Ω，支持 AC/DC 耦合；满量程差分输入范围 740~1000 mVPP（可通过寄存器编程调整），输入偏置电流低，适配高频信号输入。

2. 环境与封装

• 工作温度：-40°C~85°C（工业级），满足严苛环境应用需求；
• 封装形式：292 引脚热增强型 BGA 封装，尺寸 27.00 mm×27.00 mm，RoHS 兼容，MSL 等级 3，峰值回流温度 260°C；
• ESD 防护：人体模型（HBM）±2.5 kV，充电设备模型（CDM）±1000 V，机器模型（MM）±250 V，防护性能可靠。
• 功耗：典型功耗 4.4 W（1.9 V 供电，3.6 GSPS 模式），支持单通道断电降耗，断电时功耗低至 43.7 mW。

二、关键功能特性

1. 灵活工作模式

• 采样模式切换：支持双沿采样（DES）与普通采样（Non-DES）模式，DES 模式可将单路输入信号采样率提升至 3.6 GSPS，Non-DES 模式下双路独立工作，适配不同速率需求。
• 输出解复用：支持 1:1 非解复用（Non-Demux）与 1:2 解复用（Demux）模式，Demux 模式可将输出数据率减半，降低后端处理压力。
• 多芯片同步：AutoSync 功能支持多芯片级联同步，通过主从模式与参考时钟实现多 ADC 时序一致性；支持 DCLK 复位同步，适配高通道数系统扩展。

2. 可编程与校准功能

• 增益与偏移调整：15 位可编程增益（满量程范围可调）与 12 位带符号偏移调整，支持 I/Q 通道独立校准，偏移调整范围 ±45 mV。
• 自校准功能：支持上电自校准与命令触发校准，可校准输入端接电阻、时钟电阻及内部线性度，校准后优化 INL、DNL 及动态性能；支持校准参数存储与回读，缩短二次启动时间。
• 测试模式：内置固定测试图案输出功能，便于系统链路调试与故障排查。

3. 接口与控制

• 输出接口：LVDS 差分输出，兼容 IEEE 1596.3 标准，支持 0°/90° 数据 - 时钟相位调整，差分输出电压 400~800 mVPP，可选择 1.2 V/0.8 V 共模电压。
• 控制模式：支持扩展控制模式（ECM）与非扩展控制模式（Non-ECM），ECM 通过 SPI 接口配置 16 个控制寄存器，Non-ECM 通过引脚直接控制核心功能，灵活适配不同系统设计。

三、应用与设计要点

1. 典型应用场景

• 宽带通信：软件无线电（SDR）、多载波基站、宽带射频接收机；
• 雷达 / LIDAR：脉冲雷达、激光雷达信号采集；
• 高速数据采集：高速示波器、数据采集卡、射频采样系统；
• 消费电子：高端机顶盒、射频信号处理设备。

2. 硬件设计建议

• 供电与去耦 ：模拟电源（VA、VTC）、数字电源（VDR、VE）需独立供电，各电源引脚就近放置 0.1 μF 陶瓷电容 + 100 nF 钽电容去耦，模拟地与数字地单点连接，减少噪声耦合。
• 输入驱动：模拟输入与时钟输入需采用差分驱动，推荐使用 balun 变压器实现单端 - 差分转换；输入串接耦合电容（典型值 4.7 nF），匹配 100 Ω 差分阻抗，降低信号反射。
• 布局规范：高频信号（时钟、模拟输入）采用阻抗控制布线，差分线等长设计；模拟区域与数字区域严格分区，时钟线远离模拟信号线；封装裸露焊盘（PowerPAD）焊接至接地平面，提升散热与抗干扰性能。

3. 软件与配置

• 寄存器配置：通过 SPI 接口配置工作模式（DES/Non-DES、Demux/Non-Demux）、增益、偏移、校准参数等；关键寄存器支持增益调整、时序补偿、多芯片同步等功能配置。
• 校准操作：上电后需执行自校准，变更工作模式或环境温度显著变化后建议重新校准；支持校准参数保存，下次启动可直接加载，节省校准时间。
• 多芯片协同：通过 AutoSync 功能配置主从 ADC，主 ADC 输出参考时钟至从 ADC，实现多芯片采样时序同步；需确保时钟路径延迟一致，避免同步偏差。

四、产品优势与选型适配

• 核心优势：3.6 GSPS 超高采样率满足超高速信号采集需求；2.8 GHz 宽频带支持高频信号直接采样；灵活的工作模式与校准功能适配不同应用场景；LVDS 接口与多芯片同步功能便于系统扩展。
• 选型建议：对采样速率、带宽要求极高的宽带通信、雷达设备优先选择；低功耗场景可关闭单通道或降低采样率；需更高分辨率可考虑 TI 14 位超高速 ADC 系列，需更高带宽可搭配专用高频放大器（如 LMH3401）提升输入驱动性能。