3.3V低噪声1:9扇出缓冲器ADH987S的设计与应用

在电子设计领域，缓冲器是至关重要的组件，它能有效增强信号并分配到多个输出端。今天，我们就来深入探讨Analog Devices公司推出的3.3V低噪声1:9扇出缓冲器ADH987S，了解它的各项特性、参数以及实际应用中的要点。

文件下载：ADH987S.pdf

一、产品概述

1. 规格范围

ADH987S是一款DC - 4.5GHz的3.3V低噪声1:9扇出缓冲器，其规格遵循MIL - PRF - 38535 Level V标准，同时结合了RF & MICROWAVE STANDARD SPACE LEVEL PRODUCTS PROGRAM中的制造流程。该文档主要针对其太空级版本，商业级产品的详细操作说明和完整数据手册可在http://www.analog.com/HMC987查询。

2. 产品编号

具体产品编号为ADH987R701G32，它能实现DC至4.5GHz的信号处理，具备3.3V低噪声和1:9扇出的功能。

3. 封装信息

采用32引脚玻璃/金属密封表面贴装（G32）封装，引脚有特定的功能和定义，如VCCHF为电源引脚，CLKP和CLKN为模拟输入差分时钟输入引脚等。

二、产品规格

1. 绝对最大额定值

• 电源电压（VCCHF、VCCRF、VCCA、VCCB到地）： - 0.3V至 + 4V
• 引脚CLKP、CLKN的最大RF功率： + 15dBm单端
• LVPECL最小输出负载电阻：100欧姆到地
• LVPECL输出负载电流：40mA/引脚
• 数字负载：有最小要求
• 数字输入电压范围： - 0.3V至3.6V
• 热阻（结到接地焊盘）：18.8°C/W
• 工作温度范围： - 40°C至 + 85°C
• 存储温度范围： - 65°C至 + 125°C
• 最大结温： + 125°C
• ESD敏感度（HBM）：Class 1B

2. 推荐工作条件

• 电源电压： + 3.3V（稳压）
• 环境工作温度范围： - 40°C至 + 85°C

3. 标称工作性能特性

• 最大Vil：1.1V
• 最小Vih：2.0V
• 最大Vol：0.4V
• 最小Voh：2.3V
• 单端输入阻抗（可选）：50 / 150Ω
• 输出三阶截点（IP3）（16GHz – 18GHz）：25dBm

4. 辐射特性

• 最大总剂量（剂量率 = 50 - 300 rads (Si) / s）：100 krads (Si)
• 单事件现象（SEP）：在有效线性能量转移（LET） < 80 MeV - cm²/mg时，无单事件闩锁（SEL）发生

三、电气性能

1. 输出功率

不同频率和输入功率下，OUTP1 - 8、OUTN1 - 8以及RF缓冲器RFOUTP、RFOUTN的输出功率有相应的范围。例如，在频率为0.5GHz，RF引脚输入为 - 10dBm时，OUTP1 & OUTN1输出功率在 - 1.5dBm至 - 0.5dBm之间。

2. 噪声和谐波

在特定输入功率和频率下，有相应的噪声和谐波指标。如RF引脚输入为6dBm、4.2GHz时，2Fo为 - 16dBm，3Fo为 - 27dBc等。

3. 相位噪声基底

不同输入功率和频率下，相位噪声基底不同。如RF引脚输入为3dBm、4.2GHz时，相位噪声基底为 - 157dBc/Hz。

4. 静态电源电流和数字输入泄漏电流

静态电源电流Idd在所有端口开启时为440mA，数字输入泄漏电流在不同条件下有相应的范围。

四、测试要求

1. 电气测试要求

包括临时电气参数、最终电气参数、A组测试要求、C组端点电气参数、D组端点电气参数和E组端点电气参数等不同测试组别的要求。

2. 老化/寿命测试增量限制

在特定输入功率和条件下，OUTP1 - 8、OUTN1 - 8以及RF缓冲器RFOUTP、RFOUTN的输出功率有±1.0dB的增量限制，电源电流在所有端口开启且无RF输入信号时有±10%的增量限制。

五、老化、寿命测试和辐射

1. 老化测试和寿命测试电路

制造商需在文档修订级别控制下维护测试条件和电路，并应要求向相关方提供。测试电路应根据MIL - STD - 883方法1015测试条件D指定输入、输出、偏置和功耗等。

2. 辐射暴露电路

制造商需在文档修订级别控制下维护辐射暴露电路，并应要求提供。总剂量辐照测试应按照MIL - STD - 883方法1019条件A进行。

六、MIL - PRF - 38535 QMLV例外情况

1. 晶圆制造

可根据要求提供铸造厂信息。

2. 器件组装

器件包含双金属线键合（铝芯片焊盘上的金线键合）。

3. D组测试

不进行D - 5盐雾气氛测试。

七、应用说明

1. 并行端口控制

通过并行引脚控制或SPI可启用/禁用ADH987S的各种输出。在并行模式（PMODE - SEL = 1）下，SPI输入引脚（SCLK、SDI、SEN）被重新解释为3位控制总线，根据真值表启用LVPECL驱动器。在SPI控制（PMODE - SEL = 0）下，可通过Reg 0x2中的单个缓冲器使能位更灵活地启用或禁用任何缓冲器组合。

2. 输入级

输入级灵活，可单端或差分驱动，支持LVPECL、LVDS或CML信号。单端驱动时，未驱动输入应使用大交流耦合电容接地。输入阻抗可通过Reg 0x3[3]在50Ω或150Ω单端（100Ω或300Ω差分）之间选择，2.0V的直流偏置电平可通过编程Reg 0x03[1]=1内部生成、外部提供或通过内部LVPECL终端网络生成。

3. 芯片使能

ADH987S有芯片使能功能（CEN），可通过CEN引脚或SPI命令（Reg 0x01[0]）关闭或停用LVPECL和RF输出。逻辑0使芯片进入掉电状态，逻辑1时SPI命令仍可写入和识别。

4. LVPECL输出级

LVPECL输出驱动器在100Ω差分负载下可产生高达1.6Vppd的摆幅。输出级有开关，不使用时可将输出驱动器与负载断开，开关串联电阻可改善50Ω传输线的输出匹配，但会导致小的直流电平偏移和摆幅下降。未使用的LVPECL输出可悬空、端接或接地。

5. RF输出级

RF输出缓冲器是具有50Ω阻抗（单端）和可调功率的CML输出级。并行模式（PMODE_SEL引脚 = 1）下为最大增益（~ + 3dBm单端），SPI控制下增益可按~3dB步长降低至 - 9dBm单端。

6. 串行端口接口（SPI）控制

ADH987G32可通过SPI或并行端口控制，SPI控制更灵活。外部引脚PMODE - SEL = 1配置为并行端口操作，PMODE - SEL = 0启用SPI控制。SPI控制可用于重新配置输入偏置网络、调整RF/CML缓冲器的输出功率控制以及单独启用任意LVPECL输出。

7. 操作模式

• 串行端口接口特点：与使用移位和选通方法进行通信的通用串行端口协议兼容，适用于多芯片解决方案，可从单个串行端口总线寻址多种类型的多个芯片。
• 串行端口写操作：遵循特定的时序和步骤，如主机在SCLK的前9个下降沿将9位数据放在SDI上，从机在SCLK的前9个上升沿移入数据等。
• 串行端口读操作：为确保正确读取，建议在串行数据输出（SDO）线上使用下拉电阻（~1 - 2kΩ）。读取操作需要两个周期，先写入所需地址到Reg 0x00，再在后续SPI周期中从SDO引脚获取所需数据。

8. 寄存器映射

ADH987S有多个寄存器，如Reg 0x00用于读取芯片ID和设置读取控制，Reg 0x01用于主芯片使能，Reg 0x02用于单独启用各个缓冲器等，每个寄存器的位有特定的功能和默认值。

八、封装和订购信息

1. 封装尺寸

G32封装的尺寸可在http://www.analog.com查询或根据要求提供。

2. 订购指南

型号为ADH987R701G32，温度范围为 - 40°C至 + 85°C，采用32引脚玻璃/金属密封表面贴装封装。

在实际设计中，工程师们需要根据具体的应用场景和需求，合理选择和使用ADH987S，充分发挥其性能优势。同时，要严格遵循其各项规格和测试要求，确保产品的可靠性和稳定性。大家在使用这款缓冲器的过程中，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。