探索 LTC2142-12/LTC2141-12/LTC2140-12：高性能低功耗双路 ADC 的卓越之选

在电子工程师的日常工作中，选择合适的模数转换器（ADC）至关重要。今天，我们就来深入探讨 Linear Technology 公司的 LTC2142-12/LTC2141-12/LTC2140-12 这三款 12 位、低功耗双路 ADC，看看它们有哪些独特的性能和应用场景。

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一、产品概述

LTC2142-12/LTC2141-12/LTC2140-12 是 2 通道同时采样的 12 位 A/D 转换器，专为数字化高频、宽动态范围信号而设计。它们采用单 1.8V 电源供电，具有低功耗、高性能的特点，适用于各种对 AC 性能要求较高的通信应用。

二、关键特性

2.1 高性能指标

• 高 SNR 和 SFDR：具备 70.8dB 的信噪比（SNR）和 89dB 的无杂散动态范围（SFDR），能够在复杂的信号环境中准确地采集和转换信号，有效减少噪声和杂散信号的干扰。
• 超低抖动：仅 (0.08 ps_{RMS}) 的超低抖动，使得它们能够在欠采样中频（IF）频率时保持出色的噪声性能，为高频信号处理提供了可靠的保障。
• 高精度 DC 指标：包括 ±0.3LSB 的积分非线性（INL）和 ±0.1LSB 的微分非线性（DNL），且在整个温度范围内无漏码，确保了转换的准确性和稳定性。

2.2 低功耗设计

该系列 ADC 的功耗极低，总功耗分别为 92mW（65Msps）、65mW（40Msps）和 48mW（25Msps），每通道功耗分别为 46mW（65Msps）、33mW（40Msps）和 24mW（25Msps）。这种低功耗特性不仅有助于降低系统的整体功耗，还能减少发热，提高系统的可靠性和稳定性。

2.3 灵活的输出模式

提供了多种数字输出模式，包括全速率 CMOS、双倍数据速率 CMOS 和双倍数据速率 LVDS。用户可以根据实际需求选择合适的输出模式，以满足不同系统的接口要求。同时，独立的输出电源允许 CMOS 输出摆幅在 1.2V 至 1.8V 之间调整，增加了系统设计的灵活性。

2.4 丰富的可选功能

• 可选输入范围：输入范围可在 1VP - P 至 2VP - P 之间选择，方便用户根据不同的信号源进行灵活配置。
• 数据输出随机化：通过对数字输出进行随机化处理，可以减少 ADC 数字输出的干扰，降低输出频谱中的杂散信号幅度。
• 时钟占空比稳定器：可选的时钟占空比稳定器允许在较宽的时钟占空比范围内保持高性能，确保在时钟信号质量不稳定的情况下仍能正常工作。
• 关断和小憩模式：支持关断和小憩模式，可在系统不需要工作时将功耗降至最低，进一步提高系统的能效比。
• 串行 SPI 端口配置：通过串行 SPI 端口，可以方便地对 ADC 的各种工作模式和参数进行配置，实现灵活的系统控制。

三、应用领域

由于其卓越的性能和丰富的功能，LTC2142-12/LTC2141-12/LTC2140-12 广泛应用于以下领域：

• 通信：适用于无线通信基站、软件定义无线电（SDR）等通信系统，能够准确地采集和处理高频信号，提高通信质量和效率。
• 便携式医疗成像：低功耗的特点使其非常适合便携式医疗成像设备，如超声诊断仪等，能够在保证性能的同时，延长设备的电池续航时间。
• 多通道数据采集：2 通道同时采样的功能使其可以用于多通道数据采集系统，实现对多个信号的同步采集和处理。
• 无损检测：在无损检测领域，能够高精度地采集和分析信号，为检测结果提供可靠的数据支持。

四、性能参数详解

4.1 转换器特性

参数	条件	LTC2142 - 12	LTC2141 - 12	LTC2140 - 12	单位
分辨率（无漏码）		12	12	12	位
积分线性误差	差分模拟输入	-0.9 至 0.9（典型 ±0.3）	-0.9 至 0.9（典型 ±0.3）	-0.9 至 0.9（典型 ±0.3）	LSB
差分线性误差	差分模拟输入	-0.5 至 0.5（典型 ±0.1）	-0.5 至 0.5（典型 ±0.1）	-0.5 至 0.5（典型 ±0.1）	LSB
失调误差		-9 至 9（典型 ±1.5）	-9 至 9（典型 ±1.5）	-9 至 9（典型 ±1.5）	mV
增益误差	内部参考		±1.5		%FS
	外部参考	-1.7 至 1.1（典型 -0.3）	-1.7 至 1.1（典型 -0.3）	-1.7 至 1.1（典型 -0.3）	%FS
失调漂移		±10	±10	±10	μV/°C
满量程漂移	内部参考	±30	±30	±30	ppm/°C
	外部参考	±10	±10	±10	ppm/°C
增益匹配		±0.2	±0.2	±0.2	%FS
失调匹配		±1.5	±1.5	±1.5	mV
过渡噪声		0.3	0.3	0.3	LSBRMS

4.2 模拟输入特性

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
VIN	模拟输入范围（AIN + – AIN –）	1.7V < VDD < 1.9V			1 至 2	VP - P
VIN(CM)	模拟输入共模电压（(AIN + + AIN –)/2）	差分模拟输入		0.7	1.25	V
VSENSE	外部电压参考施加到 SENSE 引脚（外部参考模式）		0.625	1.250	1.300	V
IINCM	模拟输入共模电流	每引脚，65Msps		81		μA
		每引脚，40Msps		50		μA
		每引脚，25Msps		31		μA
IIN1	模拟输入泄漏电流（无编码）	0 < AIN +, AIN – < VDD	-1.5		1.5	μA
IIN2	PAR/SER 输入泄漏电流	0 < PAR/SER < VDD	-3		3	μA
IIN3	SENSE 输入泄漏电流	0.625 < SENSE < 1.3V	-3		3	μA
tAP	采样保持采集延迟时间				0	ns
tJITTER	采样保持采集延迟抖动	单端编码		0.08		ps RMS
		差分编码		0.10		ps RMS
CMRR	模拟输入共模抑制比			80		dB
BW - 3B	全功率带宽	图 6 测试电路		750		MHz

4.3 动态精度特性

在不同输入频率下，三款 ADC 的动态精度表现出色，以下是部分典型数据：	符号	参数	条件	LTC2142 - 12	LTC2141 - 12	LTC2140 - 12	单位
SNR	信噪比	5MHz 输入	69.6 至 70.8	69.2 至 70.5	69.7 至 71	dBFS
		30MHz 输入	70.8	70.5	71	dBFS
		140MHz 输入	70.5	70.2	70.7	dBFS
SFDR	无杂散动态范围（2 次谐波）	5MHz 输入	78 至 89	80 至 89	80 至 89	dBFS
		30MHz 输入	89	89	89	dBFS
		70MHz 输入	89	89	89	dBFS
		140MHz 输入	84	84	84	dBFS
	无杂散动态范围（3 次谐波）	5MHz 输入	80 至 89	80 至 89	80 至 89	dBFS
		30MHz 输入	89	89	89	dBFS
		70MHz 输入	89	89	89	dBFS
		140MHz 输入	84	84	84	dBFS
	无杂散动态范围（4 次及以上谐波）	5MHz 输入	85 至 95	85 至 95	85 至 95	dBFS
		30MHz 输入	95	95	95	dBFS
		70MHz 输入	95	95	95	dBFS
		140MHz 输入	95	95	95	dBFS
S/(N + D)	信噪失真比	5MHz 输入	69.4 至 70.7	69.1 至 70.4	69.6 至 70.9	dBFS
		30MHz 输入	70.7	70.4	70.9	dBFS
		70MHz 输入	70.7	70.3	70.8	dBFS
		140MHz 输入	70.2	69.9	70.4	dBFS
串扰	10MHz 输入		- 110	- 110	- 110	dBd

4.4 内部参考特性

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
VCM 输出电压	IOUT = 0	0.5 • VDD – 25mV	0.5 • VDD	0.5 • VDD + 25mV	V
VCM 输出温度漂移			±25		ppm/°C
VCM 输出电阻	–600μA < IOUT < 1mA		4		Ω
VREF 输出电压	IOUT = 0	1.225	1.250	1.275	V
VREF 输出温度漂移			±25		ppm/°C
VREF 输出电阻	–400μA < IOUT < 1mA		7		Ω
VREF 线性调整率	1.7V < VDD < 1.9V		0.6		mV/V

4.5 数字输入输出特性

数字输入输出特性包括输入电压范围、输入电阻、输入电容、输出电压和输出电阻等参数，这些参数确保了 ADC 与其他数字电路之间的良好接口兼容性。例如，在不同的输出模式下，输出电压和输出电阻会有所不同，用户可以根据实际需求进行选择。

4.6 功率要求

不同输出模式下的功率要求如下：	模式	符号	参数	LTC2142 - 12	LTC2141 - 12	LTC2140 - 12	单位
CMOS 输出模式	VDD	模拟电源电压	1.7 至 1.9	1.7 至 1.9	1.7 至 1.9	V
	OVDD	输出电源电压	1.1 至 1.9	1.1 至 1.9	1.1 至 1.9	V
	IlVDD	模拟电源电流（DC 输入）
				35.9 至 41	26.9 至 32	mA
		正弦波输入		36.2	27	mA
	loVDD	数字电源电流（正弦波输入，OVDD = 1.2V）		2.4	1.5	mA
		功率损耗（正弦波输入，OVDD = 1.2V）		68	50.4	mW
LVDS 输出模式	VDD	模拟电源电压	1.7 至 1.9	1.7 至 1.9	1.7 至 1.9	V
	OVDD	输出电源电压	1.7 至 1.9	1.7 至 1.9	1.7 至 1.9	V
	IlVDD	模拟电源电流（正弦输入，1.75mA 模式）		37.4	28.3	mA
		正弦输入，3.5mA 模式		38.7 至 45	29.5 至 35.5	mA
	loVDD	数字电源电流（OVDD = 1.8V）（正弦输入，1.75mA 模式）		29.6	29.3	mA
		功率损耗（正弦输入，1.75mA 模式）		121	104	mW
		正弦输入，3.5mA 模式		172 至 202	155 至 185	mW
所有输出模式	PSLEEP	睡眠模式功率	1	1	1	mW
	PNAP	小憩模式功率	10	10	10	mW
	PDIFFCLK	差分编码模式启用时的功率增加（小憩或睡眠模式无增加）	20	20	20	mW

4.7 时序特性

时序特性包括采样频率、ENC 低时间、ENC 高时间、采样保持采集延迟时间、ENC 到数据延迟、ENC 到 CLKOUT 延迟、数据到 CLKOUT 偏斜以及流水线延迟等