AD9961/AD9963數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器：低功耗與高性能的完美結(jié)合

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器是至關(guān)重要的組件，它們?cè)?a target="_blank">信號(hào)處理、通信等眾多應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。今天我們要深入探討的是Analog Devices公司的AD9961/AD9963，這兩款10/12位低功耗寬帶MxFE（混合信號(hào)前端）轉(zhuǎn)換器，為我們帶來了低功耗與高性能的完美解決方案。

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產(chǎn)品概述

AD9961/AD9963是引腳兼容的10/12位低功耗MxFE轉(zhuǎn)換器，具備兩個(gè)采樣率為100 MSPS的ADC通道和兩個(gè)采樣率高達(dá)170 MSPS的DAC通道。它們專為需要低功耗和低成本的通信系統(tǒng)的收發(fā)信號(hào)路徑而優(yōu)化，數(shù)字接口提供靈活的時(shí)鐘選項(xiàng)，發(fā)射路徑可配置為1×、2×、4×和8×插值，接收路徑則有可旁路的2×抽取低通濾波器。此外，它們還擁有五個(gè)輔助模擬通道，進(jìn)一步增強(qiáng)了其功能的多樣性。

產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

• 高性能低功耗：DAC在1.8 V至3.3 V單電源下工作，發(fā)射路徑在170 MSPS時(shí)功耗小于100 mW，接收路徑在100 MSPS、1.8 V電源下功耗小于350 mW。還提供睡眠和掉電模式，適用于低功耗閑置期。
• 高度集成：雙發(fā)射和雙接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、五個(gè)輔助數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道以及時(shí)鐘生成功能，為許多調(diào)制解調(diào)器設(shè)計(jì)提供了完整的解決方案。
• 靈活的數(shù)字接口：能與大多數(shù)數(shù)字基帶處理器無縫匹配。

技術(shù)規(guī)格詳解

發(fā)射路徑規(guī)格

AD9961和AD9963的發(fā)射路徑規(guī)格有所不同。以AD9961為例，分辨率為10位，差分非線性為0.1 LSB，增益變化在 -10%至 +10% FSR之間，增益匹配在 -2.4%至 +2.4% FSR之間，偏移誤差在 -0.03%至 +0.03% FSR之間。最大更新速率為175 MSPS，無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）在不同輸出頻率下表現(xiàn)出色，如fOUT = 5 MHz時(shí)為78 dBc，fOUT = 20 MHz時(shí)為68 dBc。

輔助轉(zhuǎn)換器規(guī)格

輔助轉(zhuǎn)換器包括10位和12位的DAC以及12位的ADC。10位輔助DAC的增益誤差在 ±2.0%以內(nèi)，建立時(shí)間（±1%）為1 μs；12位輔助DAC的增益誤差在 ±0.8%以內(nèi)。12位輔助ADC的分辨率為12位，差分非線性在 -1.0至 +1.0 LSB之間，增益誤差（內(nèi)部參考）在 -2.0%至 +2.0%之間，輸入電壓范圍為0至3.2 V，最大采樣率為50 kHz。

功耗規(guī)格

AD9961/AD9963的功耗與工作模式和電源電壓有關(guān)。在1.8 V僅外部供電模式下，各電源引腳的電流消耗不同，如CLK33V為1.65 mA，TXVDD為10.7 mA等；在3.3 V僅片上穩(wěn)壓器供電模式下，TXVDD為12.1 mA，CLK33V為17.0 mA等。同時(shí)，各電源引腳的電壓范圍也有明確規(guī)定，如CLK33V和TXVDD的范圍為1.72至3.63 V。

數(shù)字邏輯電平規(guī)格

CMOS輸入邏輯電平和輸出邏輯電平與DRVDD電壓有關(guān)。例如，當(dāng)DRVDD = 1.8 V時(shí)，VIN邏輯高為1.2 V，VOUT邏輯高為1.35 V；當(dāng)DRVDD = 3.3 V時(shí)，VIN邏輯高為2.0 V，VOUT邏輯高為2.4 V。DAC時(shí)鐘輸入的差分峰 - 峰值電壓為200至400 mV p - p diff，占空比為45%至55%，壓擺率為0.1 V/ns。

引腳配置與功能

AD9961和AD9963的引腳配置基本相同，每個(gè)引腳都有其特定的功能。例如，AUX33V是輔助ADC和輔助DAC的模擬電源引腳；RXQP和RXQN是差分ADC Q輸入引腳；SCLK是串口時(shí)鐘輸入引腳等。了解這些引腳的功能對(duì)于正確使用和設(shè)計(jì)電路至關(guān)重要。

工作原理與操作

接收路徑

接收路徑由雙差分輸入、100 MSPS的ADC和可選的2×抽取低通濾波器組成。ADC具有多級(jí)差分流水線開關(guān)電容架構(gòu)和輸出誤差校正邏輯，支持高達(dá)140 MHz的IF采樣頻率，適用于欠采樣接收器。同時(shí)，其中一個(gè)ADC可以掉電，數(shù)字接口可以進(jìn)入單ADC模式。

發(fā)射路徑

發(fā)射路徑包括兩個(gè)完整的插值濾波器級(jí)和高速電流輸出DAC。插值濾波器可以完全旁路或級(jí)聯(lián)，提供2×、4×或8×插值，有效提高DAC更新速率，同時(shí)抑制輸入數(shù)據(jù)速率處的鏡像。

時(shí)鐘分配

接收路徑ADC和發(fā)射路徑DAC可以直接由CLKP/CLKN輸入或片上DLL的輸出時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。輔助ADC采樣時(shí)鐘是輸入時(shí)鐘的分頻版本，輔助DAC與串口時(shí)鐘同步更新。

數(shù)字接口

AD9961/AD9963有兩個(gè)并行接口端口，Tx端口和TRx端口，其操作取決于設(shè)備是配置為全雙工還是半雙工模式。在全雙工模式下，TRx端口輸出接收路徑的樣本，Tx端口接收發(fā)射端口的輸入樣本；在半雙工模式下，TRx端口既輸出接收路徑的樣本又接收發(fā)射路徑的輸入樣本，Tx端口禁用。

應(yīng)用領(lǐng)域

AD9961/AD9963的高性能和低功耗特性使其適用于多種應(yīng)用領(lǐng)域，包括無線基礎(chǔ)設(shè)施、微微蜂窩和毫微微蜂窩基站、醫(yī)療儀器、超聲AFE、便攜式儀器、信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)分析儀等。

總結(jié)

AD9961/AD9963在低功耗和高性能方面表現(xiàn)出色，為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具。其高度集成的功能、靈活的數(shù)字接口和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，使其成為許多設(shè)計(jì)的理想選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理配置和使用這些轉(zhuǎn)換器，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。你在使用類似數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器時(shí)遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。