供应Texas Instruments (TI,德州仪器)14位125MSPS模数转换器ADS5500

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厂家：: Texas Instruments (TI,德州仪器)

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产品详细说明

14位125Msps模数转换器ADS5500及其应用摘要ADS5500是美国德州仪器公司TI生产的一款高采样率、高精度、易使用的14位模数转换器。简易的并行数字输出数据接口可方便地与数字信号处理器DSPs连接。主要针对需要高精度测量和高速数据采样的场合例如无线通信、通信接收器、基站基础设备、测试测量仪表、单和多通道数字接收器、通信仪表、雷达和红外技术、视频图像处理以及医疗设备等方面。文中介绍了ADS5500的性能特点、内部结构、引脚排列和设计考虑并对其在视频信号处理方面的应用作了简要说明。关键词模数转换器ADS5500高频采样 14-Bit 125 MSPS A/D Converter ADS5500 and Its Application Abstract: The ADS5500 is a 14-bit analog-to-digital converter by Texas Instrument in U.S.A for high-speed high-precision and ease of use. The digital output data is provided over a simple parallel interface that easily connects to DSPs. It aims at mainly the applications which need high-precision measurement and high-speed data gathering such as wireless communication communication receivers base station infrastructure test and measurement instrumentation single and multichannel digital receivers radar and infrared video and imaging medical equipment and so on. This paper introduces the performance internal structure pin descriptions and application consideration and illuminates an application in video signal processing in brief. Key words: ADC ADS5500 High-frequency sampling 1 概述近年来随着数字信号处理技术的迅速发展和新理论、新算法的不断涌现加之数字信号处理器件性能的全面提高使实际系统对模数转换器的要求越来越高。因此在实际的应用中一般都要求模数转换器必须同时具备很高的采样率和精度、很大的动态范围、极宽的频率响应范围和灵活的数字接口。 ADS5500是德克萨斯仪器公司Texas Instruments开发的一款14位分辨率、125MSPS采样速率的高性能模数转换器芯片为64引脚TQFP PowerPAD封装。为实现更高的系统集成度其内部还包括有宽带宽的线性采样/保持和内部基准电压源的完整转换解决方案。100MHz时ADS5500的信噪比SNR为70dB无失真动态范围SFDR为82dB差分输入电压为2.2Vpp工作电压为3.3V单极性且功耗仅为750mW。内部基准电压源简化了系统设计并行CMOS兼容数据输出接口确保了与普通逻辑电路的无缝连接方便了与数字信号处理器DSPs的连接。芯片工作温度为40oC到85oC。根据其采样率高、高分辨率、接口简单的特点ADS5500可广泛用在需要高速数据采样和高精度测量的场合例如无线通信、通信接收器、基站基础设备、测试测量仪表、单和多通道数字接收器、通信仪表、雷达和红外技术、视频图像处理以及医疗设备等方面。图1 TQFP型封装和引脚排列表1 ADS5500引脚名称及功能描述引脚号名称功能 579152224 26283334 3739 AVDD 模拟电源 68121314 1618212325 27323638 AGND 模拟接地 4958 DRVDD 输出数据驱动电源 14248505759 DRGND 输出数据驱动接地端 19 INP 差分模拟输入正极 20 INM 差分模拟输入负极 29 REFP 基准源正极 30 REFM 基准源负极 31 IREF 调整工作电流通过1个47�6�8电阻接地 17 CM 普通模式输出电压 35 RESET 复位高电平激活 41 OE 输出使能引脚 40 DFS 数据格式和时钟极性选择 10 CLKP 差分时钟输入正极 11 CLKM 差分时钟输入负极 234 Reserved 保留与AGND引脚连接 44-4751-5660-63 D0LSB-D13MSB 数据输出位 64 OVR 数据溢出指示位 43 CLKOUT 数据同步时钟输出图2 ADS5500的内部结构框图 3 设计考虑 ADS5500是一款低功耗、采样率为125MSPS的14位流水线模数转换器仅需一个3.3V的单极性电源就可正常工作。数据转换过程启动于时钟信号波形的上升沿一旦模拟信号被转换器的采样/保持部分捕获后输入信号的采样过程被依序分割为一系列的流水线操作使时钟信号的上升沿和下降沿都能进行数据的转换工作。从输入模拟信号到输出14位的数据需要16个时钟周期的延迟。图2给出了ADS5500输入、输出信号和时钟波形的对应时序。图3 ADS5500工作信号时序 3.1 输入配置 ADS5500的模拟输入部分主要由一个差分跟踪/保持放大器和开关电容组成如图4所示。图4 模拟输入部分差分输入技术确保了高采样率条件下的高性能同时也带来了非常高的可用输入带宽这一点对于某些中频采样或欠采样应用尤为重要。对于低频输入信号的输入配置可以采用差分输入/输出放大器如OPA695用来简化前端驱动电路。这种配置的优点在于其具有较大的灵活性放大器可用来完成模拟输入信号的极性转换单极性差分、信号放大及ADC的前端预滤波等工作。 3.2 基准源电路 ADS5500的内基准电压源简化了电路板的电路布局对此板上可不用其它附加电路。但从优化性能的角度考虑可在REFP和REFM引脚上各连接1个1μF的电容器并接地。此外为更好设置芯片的工作电流还应在IREF引脚上连接1个47Ω的电阻并与AGND引脚相连见图5所示。图5 REFP、REFM和IREF引脚优化系统性能3.3 时钟输入信号芯片的时钟输入信号可以是单极性或差分信号普通模式下时钟输入信号的电压幅值设置为1.5VCLKP引脚、CLKM引脚各通过5kΩ电阻与CM引脚相连如图7所示。图6 时钟输入信号引脚连接电路从实用角度考虑选用低抖时钟源并对其进行相应的带通滤波可大大提高高频采样系统性能。芯片内部的ADC内核在时钟信号波形的上升沿和下降沿都能进行数据转换进一步提高了芯片的工作效率。当无时钟源或时钟频率低于10MSPS时芯片将自动切换至休眠模式。 3.4 输出选项芯片产生14位的数据输出信号D13┄D0其中D13为最高位D0为位1个数据就绪信号CLKOUT引脚和1个数据溢出指示位OVR引脚当输出数据幅值超过最大值时该位被置为1。通过改变DFS引脚电平可设置输出信号的数据格式和时钟输出信号的极性。输出信号的数据格式有直接二进制码和二进制补码两种形式而时钟极性则表现为输出数据在时钟波形上升沿或下降沿有效。DFS引脚电平有四种选择范围因而就有四种对应关系。表2给出了这四种模式的对应关系。表2 输出数据格式和时钟信号极性的选择 DFS引脚电压VDFS 输出数据格式时钟信号极性 VDFS ×AVDD直接二进码输出数据在上升沿有效 ×AVDD

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