ADC12D1000 12 位超高速模数转换器（ADC）产品手册总结

12位、2.0/3.2 GSPS ADC12D1x00 设备是 TI 超高速技术的最新进展 ADC系列，基于10位GHz系列的特性、架构和功能 ADC的。

ADC12D1x00 提供了灵活的 LVDS 接口，支持多个可编程 SPI 这些选项用于促进板设计和FPGA/ASIC数据采集。LVDS输出兼容以下 IEEE 1596.3-1996，并支持可编程共模电压。

ADC12D1x00采用带铅或无铅的292针热增强BGA封装 封装覆盖在额定工业温度范围内的-40°C至85°C范围内。
*附件：adc12d1000.pdf

特性

• 可配置为2.0/3.2 GSPS交错
  式或1.0/1.6 GSPS双辅助器
• 与ADC10D1x00和
  ADC12D1x00针脚兼容
• 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

参数

方框图

一、产品核心概述

ADC12D1x00 系列是德州仪器推出的超高速模数转换器家族，包含 ADC12D1000（最高 2.0 GSPS）与 ADC12D1600（最高 3.2 GSPS）两款型号，核心优势为超高采样速率、宽信号带宽与灵活的工作模式，适用于宽带通信、雷达（RADAR）、激光雷达（LIDAR）、软件无线电（SDR）、消费类射频设备、机顶盒及高速数据采集系统等场景。工作温度范围为 –40°C 至 85°C，采用 292 引脚热增强型 BGA 封装（27mm×27mm），单电源 1.9V±0.1V 供电，支持交错采样（Interleaved）与双 ADC 独立工作模式，集成可编程增益 / 偏移、自动校准、多芯片同步等功能，满足高频信号的高精度采集需求。

二、关键特性与规格

1. 核心性能参数

• 分辨率与速率 ：12 位分辨率（无丢失码），积分非线性误差（INL）±4.8 LSB，差分非线性误差（DNL）±0.9 LSB；ADC12D1000 交错模式 2.0 GSPS、双 ADC 模式 1.0 GSPS；ADC12D1600 交错模式 3.2 GSPS、双 ADC 模式 1.6 GSPS。
• 动态性能：全功率带宽（FPBW）最高 2.8 GHz（非交错模式），噪声基底密度低至 –153.6 dBm/Hz；有效位数（ENOB）最高 9.6 位，信噪比（SNR）最高 60.2 dB，无杂散动态范围（SFDR）最高 71 dBc，总谐波失真（THD）最低 –75.7 dBc；通道间串扰低于 –70 dB，相位匹配误差小于 1°。
• 输入与量程：差分模拟输入，内部 100Ω 终端匹配，输入电容低至 0.02 pF；非扩展控制模式（Non-ECM）支持两档量程（600mVpp/800mVpp），扩展控制模式（ECM）可通过 15 位精度编程（600mVpp~1000mVpp）；支持 AC/DC 耦合输入，共模电压 1.25V 左右。
• 功耗与接口：典型总功耗 3.6W~4.4W（全速率），支持单通道独立掉电，掉电功耗低至 43 mW；LVDS 输出兼容 IEEE 1596.3-1996，支持 1:1 非解复用或 1:2 解复用模式，数据时钟（DCLK）频率为采样速率的 1/2（解复用模式）或 1/1（非解复用模式）；SPI 接口用于配置与控制，支持标准 / 快速模式（最高 15 MHz）。

2. 核心功能

• 工作模式：支持交错采样模式（DES）与非交错模式（Non-DES），DES 模式下单通道采样速率翻倍（如 ADC12D1600 达 3.2 GSPS），Non-DES 模式下双 ADC 独立工作（各 1.0/1.6 GSPS）；输出支持 1:1 非解复用（12 位单总线）或 1:2 解复用（两总线各 6 位并行），适配不同 FPGA/ASIC 数据接收能力。
• 校准与调整：内置自动校准功能，支持上电校准与命令触发校准，可修正积分非线性、增益误差与偏移误差；ECM 模式下提供 15 位可编程增益（±45 mV 范围）与 12 位带符号偏移调整，支持采样时钟相位延迟微调（最高 825 ps），优化信号同步精度。
• 多芯片同步：AutoSync 功能支持主从模式多芯片同步，通过 RCLK 参考时钟与 RCOut 时钟输出实现多器件时钟同步；支持 DCLK 复位同步，可快速校准多 ADC 输出时序一致性，适配大规模采集系统。
• 测试与调试：内置测试图案（Test Pattern）输出功能，可独立驱动四个输出总线，用于系统链路调试；Over-Range 输出（ORI/ORQ）指示输入信号超量程，方便系统故障诊断。

三、封装与引脚

1. 封装信息

• 292 引脚 BGA 封装：尺寸 27mm×27mm×1.6mm，引脚间距 1.0mm；结到环境热阻 16 °C/W，结到壳（顶部）热阻 2.9 °C/W，底部中心接地引脚需焊接至接地平面，确保散热与电气性能；MSL 等级 3，支持 220°C/250°C 回流焊（依型号而定）。

2. 关键引脚功能

• 电源与地：V_A（模拟供电）、V_TC（采样保持与时钟电路供电）、V_DR（输出驱动供电）、V_E（数字编码器供电）；GND、GND_DR（输出驱动地）、GND_E（数字地）、GND_TC（时钟地），多组地引脚需分别连接对应地平面，保证接地阻抗一致。
• 模拟输入：VinI+/-、VinQ+/-（I/Q 通道差分模拟输入）；Rterm 为内部终端匹配电阻，支持外部微调。
• 时钟与同步：CLK+/-（差分采样时钟输入，AC 耦合）、RCLK+/-（参考时钟输入，用于多芯片同步）、RCOut1+/-/RCOut2+/-（参考时钟输出，主从同步）；DCLK_RST+/-（数据时钟复位，同步多器件输出）。
• 控制与接口：SPI 控制引脚（SCS、SCLK、SDI、SDO）用于配置寄存器；CAL（校准触发）、CalRun（校准状态指示）、PDI/PDQ（I/Q 通道掉电控制）；LVDS 数据输出（DI/DId、DQ/DQd 系列引脚）、DCLKI+/-/DCLKQ+/-（数据时钟输出）、ORI+/-/ORQ+/-（超量程指示）。

四、工作模式与核心功能

1. 核心工作模式

• 交错 / 双 ADC 模式：通过 DES 引脚或寄存器配置，DES 模式下 I/Q 通道交错采样同一输入信号，速率翻倍；Non-DES 模式下 I/Q 通道独立工作，支持双路信号并行采集。
• 解复用模式：通过 NDM 引脚选择 1:1 非解复用（单总线输出，速率与采样时钟一致）或 1:2 解复用（双总线输出，速率为采样时钟的 1/2），降低后端接收芯片的速率压力。
• 控制模式：支持 Non-ECM（引脚控制，功能简化）与 ECM（扩展控制模式，通过 SPI 访问 16 个配置寄存器，功能全面），ECM 模式可配置量程、偏移、相位、同步等高级参数。

2. 关键功能细节

• 校准功能：上电自动校准（可通过 CalDly 引脚选择延迟时间）与命令触发校准，校准过程修正输入终端电阻、时钟电阻及内部偏置电流，优化线性度与动态性能；支持校准参数读取 / 写入，可复用历史校准数据。
• 输入耦合：支持 AC 耦合（V_CMO 引脚拉低）与 DC 耦合（V_CMO 引脚悬空），DC 耦合时 V_CMO 引脚输出最优共模电压（1.25V 典型值），需保持输入共模电压在 ±150 mV 范围内。
• 多芯片同步：AutoSync 功能通过主芯片输出参考时钟，从芯片同步内部时钟，支持二叉树式拓扑扩展；DCLK_RST 功能可复位数据时钟，确保多器件输出时序对齐。

五、应用场景与设计支持

1. 典型应用

• 高频信号采集：软件无线电（SDR）中的射频信号直接采样，雷达 / 激光雷达系统的回波信号高速采集，宽带通信系统的信号接收与处理。
• 数据采集系统：高速示波器、瞬态信号记录仪等设备的核心采集单元，适配高频传感器、射频前端的信号输出。
• 消费电子与工业控制：机顶盒的高频信号解调，工业射频监测设备的信号采集，满足高带宽、高实时性需求。

2. 设计资源

• 电源与去耦：单 1.9V 供电，各电源引脚需配置 0.1μF 陶瓷电容 + 10μF 钽电容去耦，电容需就近布局，减少引线电感；电源电压差异需控制在 100mV 以内，避免噪声耦合。
• 时钟设计：采样时钟需 AC 耦合输入，差分幅度 0.4Vpp~2Vpp，占空比 20%~80%（内置占空比校正）；时钟抖动需严格控制，推荐使用低相位噪声时钟源（如 LMX2531 系列 PLL），避免影响动态性能。
• 布局要点：模拟区与数字区严格分离，模拟信号路径短且远离数字时钟线；LVDS 输出线阻抗匹配 100Ω，差分线对长度一致，终端电阻靠近接收端；中心接地引脚需大面积焊接至接地平面，增强散热与抗干扰能力。
• 接口配置：SPI 配置需遵循 24 位通信协议，支持读 / 写寄存器；LVDS 输出支持两种共模电压（0.8V/1.2V）与两种差分幅度，可通过引脚或寄存器选择，适配不同接收芯片。

六、可靠性与订单信息

• 可靠性保障：ESD 防护等级 HBM ±2500V、CDM ±1000V、机器模型 ±250V；最大结温 135°C~140°C（依型号而定），封装功率 dissipation 最高 4.37W（ADC12D1600），需配合散热设计保证长期稳定工作。
• 可订购型号：提供标准型与无铅型（RoHS 兼容）产品，型号包括 ADC12D1000CIUT、ADC12D1600CIUT 等，采用 JEDEC 托盘包装（40 片 / 盘），引脚镀层为 SNPB 或 SNAG，满足不同合规需求。