LTC2142-14/LTC2141-14/LTC2140-14：高性能低功耗双路ADC的卓越之选

在电子设计领域，模数转换器（ADC）是连接模拟世界和数字世界的关键桥梁。今天，我们要深入探讨的是Linear Technology公司推出的LTC2142-14/LTC2141-14/LTC2140-14这三款14位、65Msps/40Msps/25Msps的低功耗双路ADC，它们在通信、医疗、测试等众多领域都有着广泛的应用前景。

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产品特性亮点

出色的性能指标

这三款ADC具有73.2dB的信噪比（SNR）和90dB的无杂散动态范围（SFDR），能够为高频、宽动态范围信号的数字化提供高精度的解决方案。超低的抖动（(0.08 ps_{RMS})）使得它们在欠采样中频（IF）频率时仍能保持出色的噪声性能。

低功耗设计

在功耗方面，它们表现出色。总功耗分别为95mW/67mW/50mW，每通道功耗为48mW/34mW/25mW，采用单1.8V电源供电，非常适合对功耗敏感的应用场景。

灵活的输出模式

提供CMOS、DDR CMOS或DDR LVDS三种数字输出模式，可根据不同的系统需求进行选择。同时，输出电源电压可在1.1V - 1.9V范围内调节，使得CMOS输出摆幅能够适应多种逻辑电平。

丰富的可选功能

具备可选的数据输出随机化器、时钟占空比稳定器、关机和休眠模式，以及用于配置的串行SPI端口，为用户提供了更多的灵活性和控制选项。

详细参数剖析

转换器特性

这三款ADC的分辨率均为14位，且无丢码现象。积分线性误差（INL）典型值为±1LSB，差分线性误差（DNL）典型值为±0.3LSB，偏移误差典型值为±1.5mV，增益误差在内部参考时为±1.5%FS，外部参考时为 -1.5%FS至1.1%FS。这些参数保证了ADC在不同工作条件下的高精度转换。

模拟输入特性

模拟输入范围为1Vp-p至2Vp-p，输入共模电压范围为0.7V至1.25V。输入电容较小，采样保持采集延迟时间为0ns，采样保持采集延迟抖动在单端编码时为0.08ps RMS，差分编码时为0.10ps RMS。此外，还具有80dB的共模抑制比（CMRR）和750MHz的满功率带宽。

动态精度特性

在不同输入频率下，SNR和SFDR表现稳定。例如，在5MHz输入时，SNR典型值可达73.2dBFS，SFDR典型值可达90dBFS。这使得它们在处理不同频率的信号时都能保持良好的动态性能。

内部参考特性

内部参考输出电压稳定，VCM输出电压为0.5 • VDD ± 25mV，VREF输出电压为1.225V至1.275V。输出温度漂移较小，VCM输出温度漂移为±25ppm/°C，VREF输出温度漂移为±25ppm/°C。

数字输入输出特性

数字输入输出特性满足多种逻辑电平要求。在不同的输出模式下，输出电压和电流参数也有所不同。例如，在CMOS输出模式下，高电平输出电压和低电平输出电压能够满足不同负载的需求。

电源要求

在不同的输出模式下，对电源的要求也有所不同。CMOS输出模式下，模拟电源电压和输出电源电压范围为1.7V至1.9V；LVDS输出模式下，输出电源电压为1.8V。同时，给出了不同模式下的电源电流和功耗数据，方便用户进行电源设计。

时序特性

采样频率分别为65MHz（LTC2142）、40MHz（LTC2141）和25MHz（LTC2140）。在不同的输出模式下，ENC到数据延迟、ENC到CLKOUT延迟和DATA到CLKOUT偏斜等时序参数都有明确的规定，确保了数据的准确传输。

引脚配置与功能

通用引脚功能

VDD为模拟电源，VCM1和VCM2为共模偏置输出，GND为ADC电源地，AIN1+和AIN1-、AIN2+和AIN2-分别为通道1和通道2的差分模拟输入。REFH和REFL为ADC的高低参考，PAR/SER用于选择编程模式，ENC+和ENC-为编码输入，CS、SCK、SDI和SDO用于编程控制。

不同输出模式下的引脚功能

在全速率CMOS输出模式、双数据速率CMOS输出模式和双数据速率LVDS输出模式下，各引脚的功能有所不同。例如，在双数据速率CMOS输出模式下，数据输出引脚采用复用方式，减少了输出线的数量；在双数据速率LVDS输出模式下，输出为差分信号，可有效降低数字噪声。

应用信息与设计要点

转换器操作

这三款ADC采用单1.8V电源供电，模拟输入应采用差分驱动，编码输入可采用差分或单端驱动，以降低功耗。数字输出模式可通过串行SPI端口进行编程选择。

模拟输入设计

模拟输入为差分CMOS采样保持电路，输入应围绕由VCM1或VCM2输出引脚设置的共模电压进行差分驱动。对于2V输入范围，输入应在(V{CM}-0.5V)至(V{CM}+0.5V)之间摆动，且输入之间应有180°的相位差。在对谐波失真不太敏感的应用中，可采用单端输入，但会导致谐波失真和INL性能下降。

输入驱动电路

• 输入滤波：在模拟输入处应设置RC低通滤波器，以隔离驱动电路与A/D采样保持开关，并限制驱动电路的宽带噪声。
• 变压器耦合电路：在较高输入频率下，采用RF变压器或传输线巴伦变压器驱动模拟输入，可获得更好的平衡性能，降低A/D失真。
• 放大器电路：在高频应用中，可采用高速差分放大器或RF增益块驱动模拟输入。若增益块为单端输出，则需使用变压器电路将信号转换为差分信号。

参考设计

ADC具有内部1.25V电压参考，可通过连接SENSE引脚来选择输入范围。同时，VREF、REFH和REFL引脚应进行旁路处理，推荐使用低电感的2.2μF叉指电容器。

编码输入设计

编码输入的信号质量对A/D噪声性能有很大影响，应将其视为模拟信号进行处理，避免在电路板上与数字走线相邻。编码输入有差分编码模式和单端编码模式两种工作模式，可根据不同的输入信号类型进行选择。

数字输出设计

ADC可工作在全速率CMOS、双数据速率CMOS和双数据速率LVDS三种数字输出模式下。在不同模式下，应注意输出负载电容的影响，若负载电容较大，应使用数字缓冲器。同时，还可通过编程实现可编程LVDS输出电流、可选LVDS驱动内部终端、输出时钟相移、数字输出随机化、交替位极性等功能。

睡眠和休眠模式

ADC可进入睡眠或休眠模式以节省功耗。睡眠模式下，整个设备断电，功耗仅为1mW；休眠模式下，A/D核心断电，内部参考电路保持活跃，唤醒时间比睡眠模式短。

设备编程模式

可通过并行接口或串行接口对ADC的工作模式进行编程。串行接口具有更高的灵活性，可对所有可用模式进行编程；并行接口则较为有限，只能对一些常用模式进行编程。

典型应用案例

在通信、医疗、测试等领域，LTC2142-14/LTC2141-14/LTC2140-14都有着广泛的应用。例如，在通信领域，可用于蜂窝基站、软件定义无线电等；在医疗领域，可用于便携式医疗成像；在测试领域，可用于多通道数据采集和无损检测等。

总结

LTC2142-14/LTC2141-14/LTC2140-14这三款ADC以其出色的性能、低功耗设计、灵活的输出模式和丰富的可选功能，为电子工程师提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的型号和工作模式，并注意模拟输入、参考设计、编码输入、数字输出等方面的设计要点，以充分发挥其性能优势。你在使用这三款ADC时遇到过哪些问题？或者有什么独特的应用经验？欢迎在评论区分享交流。