在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）一直是連接模擬世界和數(shù)字世界的關(guān)鍵橋梁。今天，我們將深入探討德州儀器（Texas Instruments）推出的一款高性能11位、200 MSPS ADC——ADS5517，它在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出了卓越的性能。

文件下載：ads5517.pdf

一、ADS5517核心特性概述

ADS5517作為一款高性能ADC，具備一系列令人矚目的特性。其最大采樣率可達(dá)200 MSPS，擁有11位分辨率且無(wú)失碼，總功耗僅為1.23 W，內(nèi)部集成了采樣保持電路。在70 - MHz IF條件下，能實(shí)現(xiàn)67 - dBFS的信噪比（SNR）和84 - dBc的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR），模擬帶寬高達(dá)800 MHz。此外，它還提供雙數(shù)據(jù)速率（DDR）LVDS和并行CMOS輸出選項(xiàng)，可編程增益最高可達(dá)6 dB，可在高IF條件下實(shí)現(xiàn)SNR和SFDR的平衡，并且在較低采樣率下支持降低功耗模式，輸入時(shí)鐘幅度可低至400 mVPP。

二、技術(shù)細(xì)節(jié)剖析

（一）電氣特性

1. 直流精度：ADS5517的直流精度表現(xiàn)出色，無(wú)失碼，差分非線性（DNL）在 - 0.6 ± 0.3 1.0 LSB范圍內(nèi)，積分非線性（INL）在 - 1.5 ± 0.6 1.5 LSB范圍內(nèi)，失調(diào)誤差為 - 10 5 10 mV，失調(diào)溫度系數(shù)為0.002 ppm/°C，增益誤差相關(guān)指標(biāo)也控制在合理范圍內(nèi)，確保了精確的信號(hào)轉(zhuǎn)換。
2. 交流特性：在不同輸入頻率下，其SNR、SFDR、SINAD等交流指標(biāo)表現(xiàn)優(yōu)異。例如，在FIN = 70 MHz時(shí)，SNR可達(dá)64.5 - 66.9 dBFS，SFDR可達(dá)75 - 84 dBc，為高頻信號(hào)處理提供了可靠保障。

（二）數(shù)字和時(shí)序特性

1. 數(shù)字特性：在數(shù)字輸入和輸出方面，ADS5517具有明確的電壓和電流規(guī)范。數(shù)字輸入的高、低電平電壓分別為2.4 V和0.8 V，輸出在CMOS和LVDS模式下也有特定的電壓和電容指標(biāo)，確保了與不同數(shù)字電路的良好兼容性。
2. 時(shí)序特性：其時(shí)序特性在不同采樣頻率下有詳細(xì)規(guī)定。在LVDS和CMOS模式下，數(shù)據(jù)建立時(shí)間、保持時(shí)間、時(shí)鐘傳播延遲等參數(shù)都有明確的范圍，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了精確的時(shí)序參考。

（三）編程模式

ADS5517提供了靈活的編程模式，可通過(guò)并行接口控制、串行接口編程或兩者結(jié)合的方式進(jìn)行配置。

1. 并行接口控制：通過(guò)將RESET引腳置高，使用DFS、MODE、SEN、SCLK和SDATA等引腳直接控制ADC的某些模式，無(wú)需復(fù)位操作，可實(shí)現(xiàn)常用功能的快速配置。
2. 串行接口編程：將RESET引腳置低，SEN、SDATA和SCLK作為串行接口引腳訪問(wèn)內(nèi)部寄存器，需先將內(nèi)部寄存器復(fù)位到默認(rèn)值。
3. 兩者結(jié)合：結(jié)合了串行接口寄存器和并行引腳控制，增加了配置的靈活性，同時(shí)通過(guò)優(yōu)先級(jí)表確定并行和串行接口的優(yōu)先級(jí)。

三、應(yīng)用場(chǎng)景與驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

（一）應(yīng)用場(chǎng)景

ADS5517廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信基礎(chǔ)設(shè)施、軟件定義無(wú)線電、功率放大器線性化、測(cè)試測(cè)量儀器、高清視頻、醫(yī)學(xué)成像和雷達(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域，憑借其高性能滿足了不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)換的需求。

（二）驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

1. 模擬輸入：ADS5517的模擬輸入采用基于開(kāi)關(guān)電容的差分采樣保持架構(gòu)，具有高達(dá)800 MHz的3 - dB帶寬。為獲得最佳性能，建議在輸入引腳之間使用外部R - C - R濾波器，并在每個(gè)輸入線上使用15 - Ω串聯(lián)電阻，以減少采樣電容開(kāi)關(guān)引起的毛刺和封裝寄生引起的振鈴。
2. 驅(qū)動(dòng)電路類型
   • RF變壓器驅(qū)動(dòng)：為了實(shí)現(xiàn)最佳性能，模擬輸入應(yīng)采用差分驅(qū)動(dòng)，可提高共模噪聲抑制能力和偶次諧波抑制能力。在高頻輸入時(shí)，可通過(guò)背對(duì)背連接兩個(gè)相同的RF變壓器來(lái)減少變壓器寄生電容的不匹配。
   • 差分放大器驅(qū)動(dòng)：使用差分放大器（如TI的THS4509）可將單端輸入轉(zhuǎn)換為差分輸出，同時(shí)提供增益，并通過(guò)R - FIL和C - FIL組成低通濾波器，限制ADC輸入的噪聲和信號(hào)帶寬。

四、電源管理與輸出接口

（一）電源管理

ADS5517具有多種電源管理模式，包括全局STANDBY、輸出緩沖器禁用和輸入時(shí)鐘停止。在不同模式下，可有效降低功耗，且喚醒時(shí)間較短，確保了系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)下的高效運(yùn)行。

（二）輸出接口

提供DDR LVDS和并行CMOS兩種輸出接口選項(xiàng)，可通過(guò)DFS引腳或串行接口寄存器位進(jìn)行選擇。LVDS輸出具有較高的傳輸速率和抗干擾能力，而并行CMOS輸出則更易于與傳統(tǒng)數(shù)字電路接口。

五、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（一）接地與電源去耦

在電路板設(shè)計(jì)中，采用單一接地平面并對(duì)模擬、數(shù)字和時(shí)鐘部分進(jìn)行清晰分區(qū)，可實(shí)現(xiàn)良好的性能。同時(shí)，使用去耦電容可過(guò)濾外部電源噪聲，建議為模擬和數(shù)字電源引腳使用單獨(dú)的電源，以隔離數(shù)字開(kāi)關(guān)噪聲對(duì)敏感模擬電路的影響。

（二）數(shù)據(jù)輸出串聯(lián)電阻

在每個(gè)輸出線上靠近轉(zhuǎn)換器引腳處放置50 - 100 Ω的串聯(lián)電阻，可減少輸出負(fù)載電容的影響，降低開(kāi)關(guān)噪聲。

（三）散熱設(shè)計(jì)

將封裝底部的暴露焊盤焊接到接地平面，可獲得最佳的散熱性能，確保ADC在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)的穩(wěn)定性。

ADS5517憑借其高性能、靈活性和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，為電子工程師在設(shè)計(jì)高性能ADC系統(tǒng)時(shí)提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇配置模式和驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)注意電路板設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。大家在使用ADS5517的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)一些獨(dú)特的問(wèn)題或者有一些特別的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀繗g迎在評(píng)論區(qū)分享交流。