LTC2142-14/LTC2141-14/LTC2140-14：高性能低功耗雙路ADC的卓越之選

在電子設(shè)計領(lǐng)域，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）是連接模擬世界和數(shù)字世界的關(guān)鍵橋梁。今天，我們要深入探討的是Linear Technology公司推出的LTC2142-14/LTC2141-14/LTC2140-14這三款14位、65Msps/40Msps/25Msps的低功耗雙路ADC，它們在通信、醫(yī)療、測試等眾多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。

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產(chǎn)品特性亮點

出色的性能指標(biāo)

這三款A(yù)DC具有73.2dB的信噪比（SNR）和90dB的無雜散動態(tài)范圍（SFDR），能夠為高頻、寬動態(tài)范圍信號的數(shù)字化提供高精度的解決方案。超低的抖動（(0.08 ps_{RMS})）使得它們在欠采樣中頻（IF）頻率時仍能保持出色的噪聲性能。

低功耗設(shè)計

在功耗方面，它們表現(xiàn)出色?？偣姆謩e為95mW/67mW/50mW，每通道功耗為48mW/34mW/25mW，采用單1.8V電源供電，非常適合對功耗敏感的應(yīng)用場景。

靈活的輸出模式

提供CMOS、DDR CMOS或DDR LVDS三種數(shù)字輸出模式，可根據(jù)不同的系統(tǒng)需求進(jìn)行選擇。同時，輸出電源電壓可在1.1V - 1.9V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，使得CMOS輸出擺幅能夠適應(yīng)多種邏輯電平。

豐富的可選功能

具備可選的數(shù)據(jù)輸出隨機化器、時鐘占空比穩(wěn)定器、關(guān)機和休眠模式，以及用于配置的串行SPI端口，為用戶提供了更多的靈活性和控制選項。

詳細(xì)參數(shù)剖析

轉(zhuǎn)換器特性

這三款A(yù)DC的分辨率均為14位，且無丟碼現(xiàn)象。積分線性誤差（INL）典型值為±1LSB，差分線性誤差（DNL）典型值為±0.3LSB，偏移誤差典型值為±1.5mV，增益誤差在內(nèi)部參考時為±1.5%FS，外部參考時為 -1.5%FS至1.1%FS。這些參數(shù)保證了ADC在不同工作條件下的高精度轉(zhuǎn)換。

模擬輸入特性

模擬輸入范圍為1Vp-p至2Vp-p，輸入共模電壓范圍為0.7V至1.25V。輸入電容較小，采樣保持采集延遲時間為0ns，采樣保持采集延遲抖動在單端編碼時為0.08ps RMS，差分編碼時為0.10ps RMS。此外，還具有80dB的共模抑制比（CMRR）和750MHz的滿功率帶寬。

動態(tài)精度特性

在不同輸入頻率下，SNR和SFDR表現(xiàn)穩(wěn)定。例如，在5MHz輸入時，SNR典型值可達(dá)73.2dBFS，SFDR典型值可達(dá)90dBFS。這使得它們在處理不同頻率的信號時都能保持良好的動態(tài)性能。

內(nèi)部參考特性

內(nèi)部參考輸出電壓穩(wěn)定，VCM輸出電壓為0.5 ? VDD ± 25mV，VREF輸出電壓為1.225V至1.275V。輸出溫度漂移較小，VCM輸出溫度漂移為±25ppm/°C，VREF輸出溫度漂移為±25ppm/°C。

數(shù)字輸入輸出特性

數(shù)字輸入輸出特性滿足多種邏輯電平要求。在不同的輸出模式下，輸出電壓和電流參數(shù)也有所不同。例如，在CMOS輸出模式下，高電平輸出電壓和低電平輸出電壓能夠滿足不同負(fù)載的需求。

電源要求

在不同的輸出模式下，對電源的要求也有所不同。CMOS輸出模式下，模擬電源電壓和輸出電源電壓范圍為1.7V至1.9V；LVDS輸出模式下，輸出電源電壓為1.8V。同時，給出了不同模式下的電源電流和功耗數(shù)據(jù)，方便用戶進(jìn)行電源設(shè)計。

時序特性

采樣頻率分別為65MHz（LTC2142）、40MHz（LTC2141）和25MHz（LTC2140）。在不同的輸出模式下，ENC到數(shù)據(jù)延遲、ENC到CLKOUT延遲和DATA到CLKOUT偏斜等時序參數(shù)都有明確的規(guī)定，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。

引腳配置與功能

通用引腳功能

VDD為模擬電源，VCM1和VCM2為共模偏置輸出，GND為ADC電源地，AIN1+和AIN1-、AIN2+和AIN2-分別為通道1和通道2的差分模擬輸入。REFH和REFL為ADC的高低參考，PAR/SER用于選擇編程模式，ENC+和ENC-為編碼輸入，CS、SCK、SDI和SDO用于編程控制。

不同輸出模式下的引腳功能

在全速率CMOS輸出模式、雙數(shù)據(jù)速率CMOS輸出模式和雙數(shù)據(jù)速率LVDS輸出模式下，各引腳的功能有所不同。例如，在雙數(shù)據(jù)速率CMOS輸出模式下，數(shù)據(jù)輸出引腳采用復(fù)用方式，減少了輸出線的數(shù)量；在雙數(shù)據(jù)速率LVDS輸出模式下，輸出為差分信號，可有效降低數(shù)字噪聲。

應(yīng)用信息與設(shè)計要點

轉(zhuǎn)換器操作

這三款A(yù)DC采用單1.8V電源供電，模擬輸入應(yīng)采用差分驅(qū)動，編碼輸入可采用差分或單端驅(qū)動，以降低功耗。數(shù)字輸出模式可通過串行SPI端口進(jìn)行編程選擇。

模擬輸入設(shè)計

模擬輸入為差分CMOS采樣保持電路，輸入應(yīng)圍繞由VCM1或VCM2輸出引腳設(shè)置的共模電壓進(jìn)行差分驅(qū)動。對于2V輸入范圍，輸入應(yīng)在(V{CM}-0.5V)至(V{CM}+0.5V)之間擺動，且輸入之間應(yīng)有180°的相位差。在對諧波失真不太敏感的應(yīng)用中，可采用單端輸入，但會導(dǎo)致諧波失真和INL性能下降。

輸入驅(qū)動電路

• 輸入濾波：在模擬輸入處應(yīng)設(shè)置RC低通濾波器，以隔離驅(qū)動電路與A/D采樣保持開關(guān)，并限制驅(qū)動電路的寬帶噪聲。
• 變壓器耦合電路：在較高輸入頻率下，采用RF變壓器或傳輸線巴倫變壓器驅(qū)動模擬輸入，可獲得更好的平衡性能，降低A/D失真。
• 放大器電路：在高頻應(yīng)用中，可采用高速差分放大器或RF增益塊驅(qū)動模擬輸入。若增益塊為單端輸出，則需使用變壓器電路將信號轉(zhuǎn)換為差分信號。

參考設(shè)計

ADC具有內(nèi)部1.25V電壓參考，可通過連接SENSE引腳來選擇輸入范圍。同時，VREF、REFH和REFL引腳應(yīng)進(jìn)行旁路處理，推薦使用低電感的2.2μF叉指電容器。

編碼輸入設(shè)計

編碼輸入的信號質(zhì)量對A/D噪聲性能有很大影響，應(yīng)將其視為模擬信號進(jìn)行處理，避免在電路板上與數(shù)字走線相鄰。編碼輸入有差分編碼模式和單端編碼模式兩種工作模式，可根據(jù)不同的輸入信號類型進(jìn)行選擇。

數(shù)字輸出設(shè)計

ADC可工作在全速率CMOS、雙數(shù)據(jù)速率CMOS和雙數(shù)據(jù)速率LVDS三種數(shù)字輸出模式下。在不同模式下，應(yīng)注意輸出負(fù)載電容的影響，若負(fù)載電容較大，應(yīng)使用數(shù)字緩沖器。同時，還可通過編程實現(xiàn)可編程LVDS輸出電流、可選LVDS驅(qū)動內(nèi)部終端、輸出時鐘相移、數(shù)字輸出隨機化、交替位極性等功能。

睡眠和休眠模式

ADC可進(jìn)入睡眠或休眠模式以節(jié)省功耗。睡眠模式下，整個設(shè)備斷電，功耗僅為1mW；休眠模式下，A/D核心斷電，內(nèi)部參考電路保持活躍，喚醒時間比睡眠模式短。

設(shè)備編程模式

可通過并行接口或串行接口對ADC的工作模式進(jìn)行編程。串行接口具有更高的靈活性，可對所有可用模式進(jìn)行編程；并行接口則較為有限，只能對一些常用模式進(jìn)行編程。

典型應(yīng)用案例

在通信、醫(yī)療、測試等領(lǐng)域，LTC2142-14/LTC2141-14/LTC2140-14都有著廣泛的應(yīng)用。例如，在通信領(lǐng)域，可用于蜂窩基站、軟件定義無線電等；在醫(yī)療領(lǐng)域，可用于便攜式醫(yī)療成像；在測試領(lǐng)域，可用于多通道數(shù)據(jù)采集和無損檢測等。

總結(jié)

LTC2142-14/LTC2141-14/LTC2140-14這三款A(yù)DC以其出色的性能、低功耗設(shè)計、靈活的輸出模式和豐富的可選功能，為電子工程師提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求選擇合適的型號和工作模式，并注意模擬輸入、參考設(shè)計、編碼輸入、數(shù)字輸出等方面的設(shè)計要點，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。你在使用這三款A(yù)DC時遇到過哪些問題？或者有什么獨特的應(yīng)用經(jīng)驗？歡迎在評論區(qū)分享交流。