18位15Msps SAR ADC LTC2387-18：性能卓越，應用廣泛

在電子設計領域，ADC（模擬 - 數(shù)字轉換器）是連接模擬世界和數(shù)字世界的橋梁，其性能直接影響著整個系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。今天，我們就來深入了解一款高性能的18位15Msps SAR ADC——LTC2387 - 18。

文件下載：LTC2387-18.pdf

一、產(chǎn)品概述

LTC2387 - 18是一款低噪聲、高速的18位逐次逼近寄存器（SAR）ADC，非常適合各種高速應用。它采用5V和2.5V電源供電，具有全差分±4.096V輸入范圍，這使得它在需要寬動態(tài)范圍的應用中表現(xiàn)出色。該ADC能夠實現(xiàn)±3LSB INL（最大值），18位無失碼，典型SNR達96dB。

二、關鍵特性

2.1 高速與高精度

• 高吞吐量：高達15Msps的吞吐量，且無流水線延遲和周期延遲，能夠快速準確地完成數(shù)據(jù)轉換，滿足高速數(shù)據(jù)采集的需求。
• 高精度轉換：18位分辨率，無失碼，保證了數(shù)據(jù)轉換的準確性。同時，其積分線性誤差（INL）最大為±3LSB，差分線性誤差（DNL）為±0.9LSB，提供了出色的線性度。

2.2 出色的動態(tài)性能

• 高SNR：在 (f_{IN}=1 MHz) 時，典型SNR可達95.7dB，能夠有效抑制噪聲，提高信號質(zhì)量。
• 低失真：總諧波失真（THD）低至 - 117dB（在 (f_{IN}=2 kHz) 時），保證了信號的純凈度。

2.3 靈活的接口設計

采用串行LVDS數(shù)字接口，具有單通道和雙通道輸出模式，用戶可以根據(jù)具體應用優(yōu)化接口數(shù)據(jù)速率，方便與FPGA等設備連接。

2.4 低功耗設計

在15Msps采樣率下，功耗僅為125mW，并且具有掉電模式，可將功耗降低至10μW，非常適合對功耗有嚴格要求的應用。

三、電氣特性詳解

3.1 輸入特性

• 輸入范圍：模擬輸入電壓范圍為 ((GND - 0.3V)) 到 ((VDD + 0.3V))，能夠適應較寬的輸入電壓變化。
• 輸入電容：采樣模式下為20pF，保持模式下為2pF，對輸入信號的影響較小。
• 共模抑制比（CMRR）：在 (f_{IN}=1MHz) 時，CMRR為75dB，能夠有效抑制共模干擾。

3.2 轉換特性

• 分辨率：18位分辨率，確保了高精度的轉換。
• 無失碼：保證了轉換結果的可靠性。
• 積分線性誤差（INL）：最大為±3LSB，提供了良好的線性度。
• 差分線性誤差（DNL）：為±0.9LSB，保證了相鄰碼之間的準確性。

3.3 動態(tài)精度

在不同輸入頻率下，LTC2387 - 18都能保持出色的動態(tài)性能。例如，在 (f_{IN}=2kHz) 時，SINAD為95.7dB，SNR為96dB，THD為 - 117dB，SFDR為119dB。

3.4 內(nèi)部參考特性

內(nèi)部參考輸出電壓為2.048V，溫度系數(shù)最大為±20ppm/°C，輸出阻抗為15kΩ，能夠提供穩(wěn)定的參考電壓。

四、應用領域

4.1 高速數(shù)據(jù)采集

由于其高吞吐量和高精度，LTC2387 - 18非常適合高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如工業(yè)自動化、測試測量等領域。

4.2 成像與通信

在成像系統(tǒng)中，高精度的轉換能夠保證圖像的質(zhì)量；在通信領域，其寬動態(tài)范圍和低失真特性能夠滿足通信信號處理的需求。

4.3 控制環(huán)路

無延遲操作使其成為高速控制環(huán)路應用的理想選擇，能夠實時準確地采集和處理信號。

4.4 儀器儀表

高精度和低噪聲特性使得LTC2387 - 18在儀器儀表領域具有廣泛的應用前景，如示波器、頻譜分析儀等。

五、應用設計要點

5.1 輸入驅動電路

為了保證ADC的性能，建議使用緩沖放大器來驅動模擬輸入。緩沖放大器可以提供低輸出阻抗，使模擬信號在采集階段能夠快速穩(wěn)定，同時隔離信號源和ADC輸入的電流尖峰。對于高阻抗源，必須進行緩沖處理，以最小化采集期間的建立時間并優(yōu)化ADC的失真性能。

5.2 輸入濾波

在緩沖輸出和ADC輸入之間放置濾波網(wǎng)絡，以最小化緩沖器的噪聲貢獻，并減少ADC采樣瞬變反射到緩沖器的干擾。簡單的一階低通RC濾波器通常就足夠了，但要注意RC時間常數(shù)應足夠小，以確保模擬輸入在ADC采集時間內(nèi)能夠穩(wěn)定。

5.3 參考電路

LTC2387 - 18內(nèi)部有一個低噪聲、低漂移的帶隙參考和參考緩沖器。如果需要更高的精度和更低的漂移，可以使用外部參考源。使用內(nèi)部參考時，要注意對REFIN和REFBUF進行適當?shù)呐月冯娙菖渲?；使用外部參考時，要確保參考源具有快速的瞬態(tài)響應和足夠的驅動能力。

5.4 電源設計

該ADC需要三個電源：VDD（5V）、VDDL（2.5V）和OVDD（2.5V）。要對每個電源進行適當?shù)呐月冯娙菖渲?，以減少電源噪聲的影響。同時，OVDD可以與VDDL來自同一電源，但需要通過鐵氧體磁珠進行隔離。

5.5 時序和控制

轉換由CNV + 和CNV - 控制，CNV + 的上升沿將采樣模擬輸入并開始轉換。要確保CNV + 的脈沖寬度滿足時序要求，并且在ADC上電或退出掉電模式后的前兩個轉換周期，轉換數(shù)據(jù)無效。

5.6 數(shù)字接口

LVDS信號應在PCB板上作為100Ω差分傳輸線進行布線，并在接收器端用100Ω電阻進行端接。轉換完成后，通過CLK±輸入九個時鐘脈沖將數(shù)據(jù)移出，DCO±可以用于在FPGA中鎖存DA±數(shù)據(jù)。

六、總結

LTC2387 - 18是一款性能卓越的18位15Msps SAR ADC，具有高速、高精度、低功耗等優(yōu)點，適用于多種高速應用。在設計過程中，要注意輸入驅動電路、濾波、參考電路、電源設計、時序控制和數(shù)字接口等方面的要點，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。電子工程師們在面對高速數(shù)據(jù)采集、成像、通信等應用時，不妨考慮這款出色的ADC。你在使用類似ADC時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。