ADC10D1000QML-SP 10 位双 1GSPS / 单 2GSPS 空间级模数转换器（ADC）产品手册总结

该ADC10D1000是TI超高速ADC产品家族的最新进展。这款低功耗、高性能的CMOS模拟转数字转换器以10位分辨率的信号数字化，采样率在双通道模式下最高可达1.0 GSPS，单通道模式下可达2.0 GSPS。该ADC10D1000在典型功耗约2.9瓦的同时，实现了卓越的精度和动态性能。该空间级辐射耐受部件对单次事件锁存水平超过120MeV和总剂量（TID）为100 Krad（Si）具有辐射硬性。该产品采用气门376柱热增强CPGA封装，温度范围为-55°C至+125°C。
*附件：adc10d1000qml-sp.pdf

该ADC10D1000基于8位 GHz 系列 ADC 的特性、架构和功能。新功能包括多芯片同步的自动同步功能、独立可编程15位增益和每通道12位偏移调整、时钟输入的LC仓滤波器，以及数字输出数据可选的二补数格式。独特的折叠和插值架构、全差分比较器设计、创新的内部轨迹保持放大器设计以及自校准方案，使得所有动态参数（超越奈奎斯特）的响应都非常平坦，输出8.9高有效比特数（ENOB），输入信号498 MHz，采样率1.0 GHz，同时提供10^−18^代码错误率（C.E.R.）在非解复用模式下，单一1.9伏电源以1.0 GSPS的典型功耗为2.9瓦，确保在整个工作温度范围内无缺失代码。

每个通道都有独立的DDR数据时钟DCLKI和DCLKQ，当两个通道通电时它们是同相的，因此只能使用一个数据时钟捕获所有数据，发送速率与输入采样时钟相同。如果选择1：2解复用模式，每个通道会激活第二个10位LVDS总线，输出数据速率会变慢两倍，但宽度增加两倍以放松数据采集时序余裕。两个通道（I和Q）也可以交错（DES模式），作为一个2.0 GSPS的ADC在Q输入上采样。输出格式为偏移二进制或二进制补码，低电压差分信号（LVDS）数字输出兼容IEEE 1596.3-1996，唯一例外是可调的共模电压介于0.8 V至1.2 V之间。

特性

• 总电离剂量 100 krad（Si）
• 单事件锁定 120 Mev-cm ^2^ /毫克
• 卓越的精准度和动态性能
• 低功耗
• 扩展控制模式的R/W SPI接口
• 内部终端缓冲差分模拟输入
• 能够将两个通道交错，以两倍转换率作一个通道
• 系统调试输出端的测试模式
• 可编程的15位增益和12位加号偏移调整
• 可选1：2去多工或1：1非多工LVDS输出
• 多芯片系统的自动同步功能
• 单1.9±0.1伏电源
• 376陶瓷针栅阵列封装（28.2毫米 x 28.2毫米 x 3.1毫米，球距1.27毫米）

参数

方框图

一、产品核心概述

ADC10D1000QML-SP 是德州仪器推出的空间级高性能高速 ADC，核心优势为超高采样率、灵活配置与抗辐射设计。产品支持双通道 1GSPS 或单通道 2GSPS（交织模式）采样，分辨率 10 位，工作温度范围 -55°C~125°C，采用 376 引脚陶瓷柱栅阵列（CCGA）密封封装，单 1.9V 供电，集成片上缓冲器、可编程增益 / 偏移调整、LVDS 输出及多芯片同步功能，专为宽带通信、直接射频下变频、星跟踪器等空间及高可靠性高速数据采集场景设计，抗总电离剂量 100krad (Si)，单粒子锁定免疫 120 MeV-cm²/mg。

二、关键特性与规格

1. 核心性能参数

• 分辨率与线性度 ：10 位无丢失码，微分非线性（DNL）±0.5LSB，积分非线性（INL）±1.4LSB；支持 15 位可编程满量程范围（630mVpp~980mVpp）与 12 位 ±45mV 偏移调整，通道间增益匹配 ±2LSB，相位匹配＜1°（1GHz 输入）。
• 动态性能：全功率带宽（FPBW）非交织模式 2.8GHz、交织模式 1.3GHz；498MHz 输入时 ENOB 典型 8.9 位，SNR 56.7dBc，SFDR 67.6dBc，总谐波失真（THD）-65.7dBc；串扰 -61dB，噪声功率比（NPR）47.5dB。
• 输入与参考：差分输入阻抗 100Ω，输入电容 0.02pF（差分），共模电压 1.25V；内置 1.25V 带隙基准，支持 AC/DC 耦合输入，过范围恢复时间仅 1 个时钟周期。
• 功耗与延迟：典型功耗 2.9W（双通道激活），孔径延迟 1.1ns，孔径抖动 0.2ps rms；输出延迟 34~35.5 个时钟周期，支持 DDR 模式数据传输。

2. 核心功能

• 灵活工作模式：支持双边缘采样（DES）/ 非 DES 模式，可配置 1:2 解复用（输出速率减半）或 1:1 非解复用输出，适配不同数据处理速率需求。
• 抗辐射与高可靠性：满足空间应用辐射等级要求，校准寄存器抗单粒子翻转，无电源复位功能避免空间环境下功能中断，代码错误率（CER）低至 10⁻¹⁸。
• 精准信号调理：支持独立通道 15 位满量程调整与 12 位偏移校正，内置时钟 LC 滤波器降低抖动，时钟占空比自动校正（20%~80% 兼容）。
• 多芯片同步：集成 AutoSync 功能与 DCLK 复位，支持主从架构多芯片同步，可通过二进制树拓扑扩展通道，同步延迟可调 0~1000ps。

三、封装与引脚

1. 封装信息

• 376 引脚 CCGA 密封封装：陶瓷基底 + 金属盖板，热增强设计，结到环境热阻 13.1°C/W，结到板热阻 5.1°C/W；符合空间级封装标准，MSL 等级适配航天级焊接工艺，峰值回流温度 220°C。

2. 关键引脚功能

• 电源与地：V_A（模拟供电）、V_TC（采样 / 时钟电路供电）、V_DR（输出驱动供电）、V_E（数字编码器供电），对应地引脚 GND、GND_TC、GND_DR、GND_E，需就近并联 100nF 去耦电容。
• 输入与时钟：VinI±/VinQ±（双通道差分模拟输入）、CLK±（差分采样时钟，AC 耦合）、RCLK±（参考时钟，多芯片同步用）；Rtrim±/Rext±（外接 3.3kΩ 校准电阻）。
• 控制与输出：SPI 接口（SCS/SCLK/SDI/SDO）用于扩展配置；DIx±/DQx±（LVDS 数据输出）、DCLKI±/DCLKQ±（数据时钟）、ORI±/ORQ±（过范围指示）；CAL（校准触发）、PDI/PDQ（通道掉电）、TPM（测试模式）。
• 辅助功能：Tdiode±（片上温度传感器二极管）、V_CMO（共模电压输出 / 耦合模式选择）、V_BG（带隙基准 / LVDS 共模选择）。

四、工作模式与核心功能

1. 核心工作模式

• 采样模式：双通道模式（I/Q 通道独立 1GSPS 采样）、单通道交织模式（Q 通道输入，I/Q 通道分别在时钟上升 / 下降沿采样，总速率 2GSPS）。
• 输出模式：LVDS 输出支持 0°/90° 相位配置，解复用模式下输出速率减半，数据格式可选偏移二进制或二进制补码，支持测试图案输出（用于系统调试）。
• 低功耗模式：支持 I/Q 通道独立掉电，全掉电模式功耗仅 6mW，唤醒时间 500ns~1μs。

2. 关键功能

• 抗辐射校准：支持引脚或 SPI 触发自校准，校准覆盖输入阻抗、时钟阻抗及线性度，校准参数可存储 / 回读，辐射环境下保持性能稳定。
• 多芯片同步：AutoSync 功能通过主从架构实现多 ADC 时钟与数据同步，支持延迟调整；DCLK 复位功能可同步多芯片输出时钟，确保通道间相位一致性。
• 灵活配置：支持扩展控制模式（ECM）与非扩展控制模式，ECM 下可通过 16 个寄存器配置满量程、偏移、滤波器参数等；非 ECM 下通过引脚快速配置工作模式。

五、应用场景与设计支持

1. 典型应用

• 空间电子：星跟踪器、卫星通信载荷、空间宽带接收机。
• 高速通信：直接射频（RF）下变频、软件无线电（SDR）、超宽带数据采集。
• 高可靠性系统：雷达、航空航天测试仪器、辐射环境下高速信号采集。

2. 设计资源

• 电源与去耦：采用分层电源平面设计，每个电源引脚就近放置 100nF 多层陶瓷电容，模拟地与数字地单点共地，降低电源噪声耦合。
• 布局要点：模拟输入 / 时钟走线远离数字信号，差分线阻抗控制 100Ω 并等长布线；LVDS 输出需在接收端就近放置 100Ω 差分端接电阻，减少信号反射。
• 输入驱动：单端信号需通过巴伦变压器转换为差分信号，驱动放大器需匹配 100Ω 输入阻抗，确保高频信号完整性；未使用通道需按耦合模式 terminate 至 V_BG 或 AC 地。
• 时钟设计：采样时钟需 AC 耦合输入，幅度 0.4Vpp~2Vpp，推荐低抖动时钟源（如 CDC7005），高频场景启用片上 LC 滤波器降低时钟抖动。

六、可靠性与订单信息

• 可靠性保障：绝对最大额定值：供电电压 1.8V2.2V，引脚电压 -0.5V2.5V，结温 150°C；符合 MIL-STD-883 标准，抗静电（HBM）±8000V，充电器件模型（CDM）±750V。
• 可订购型号：ADC10D1000CCMLS（飞行级，36 片 / 托盘）、ADC10D1000CCMPR（预飞行工程原型，36 片 / 托盘），封装为密封 CCGA，支持空间级质量流程与辐射测试报告。