14位高精度高速ＡＤ转换器AD9244

　　摘要：AD9244是ANALOG DEVICES公司生产的14位高速高精度AD转换器。它具有750MHz的输入带宽，最高允许抽样速率达到65MHz。它专门应用于峰峰值小于2V的小信号模数转换系统，其最大的特点就是体积小，功耗低，精度高。文中介绍了AD9244的主要特点和引脚功能，给出了AD9244的典型应用电路。

　　关键词：AD转换器;数据抽样率;AD9244

　　1　概述

　　AD9244是AD公司推出的一款14位高精度高速模数转换器。它由+5V模拟电压供电，也可以在+3V或+5V的数字电压下正常工作。AD9244提供有片内参考电压，并集成了高性能的抽样和保持放大器。正常工作情况下，其最高抽样速率可以达到65MSPS。AD9244内部使用多级差分电路结构，并带有自动纠错的逻辑电路，可以在65MSPS的输入数据速率下保证14bit的精度。此外，该器件还具有很宽的工作温度范围，可以在-40°C到+85°C的温度范围内正常工作。

　　AD9244具有750MSPS的模拟输入信号带宽。在5V供电电压和65MSPS的输入数据速率下，该器件的功耗仅590mW，且差分非线性误差只有±0.6LSB，同时在Nyquist抽样速率下可以获得74dB的SNR和83dB的SFDR。

 

　　AD9244可专门用来处理峰峰值为1～2V的模拟小信号。它的输入信号和时钟信号都可以采用差分输入形式，以使系统获得最好的性能。14位数字输出信号可以表示为直接二进制的形式，也可以是二进制补码的形式。一位溢出表示位(OTR)可以用来输出溢出信号，将这一位信号和14位信号中的最高位用一定方式组合起来可判定输入信号是上溢出还是下溢出。

　　AD9244采用先进的CMOS制作工艺，采用48脚表面贴装封装形式。因此，它可用于小信号通信子系统、高端图象处理设备以及高频设备中。

　　AD9244的特性如下：

　　●采用单一+5V模拟电源，数字电源有+3V或者+5V两种选择;

　　●高精度，对于1V小信号输入，AD9244具有14bit的精度;

　　●高速度，抽样速率最高可以达到65MSPS;

　　●低功耗，在40MSPS抽样速率下，其功耗仅340mW，在65MSPS抽样速率下，功耗为590mW;

　　●输入频带宽，具有750MHz的模拟输入信号带宽;在最高抽样速率下可达到74dB的信噪比;

　　●片内集成有高性能的抽样和保持放大器，输入信号可以采用单端输入，也可以采用差分输入;

　　●片内提供有+1V～+2V的参考电压，并可通过变换接口的电阻值来设定;

　　●具有溢出表示位(OTR)，当输入信号超出正常工作范围时置1;

　　●具有高速并行输出接口;

　　●具有很高的欠采样性能，当输入信号为100MHz，抽样频率为65MSPS时，SNR可以达到70dB，SFDR可以达到82dB;

　　●采用48引脚的表面贴装封装形式。

　　

 

　　2　引脚功能

　　图1为AD9244的功能框图。其中SHA为高性能的放大和保持放大器;其后采用八级管道结构的ADC和DAC来实现对输入信号的转换和纠错;计时模块可对输入的时钟进行处理;参考模块则用于提供参考电压;输出寄存器的输出端通常连接到14位数字输出管脚。

　　图2为AD9244的引脚排列图。各引脚的基本功能如下：

　　VIN+，VIN-：模拟信号输入端。采用单输入形式时，在VIN+端接输入信号，VIN-端接地;采用差分形式输入模拟信号时，VIN+，VIN-分别接差分信号的两端。差分输入的形式对于高精度高速度的应用更容易获得好的效果。一般情况下，输入信号都是单路形式，因此经常采用1：1变压器或者专用差分转换芯片来实现单路信号到差分信号的转换。

　　CLK+，CLK-：时钟信号输入端。和VIN+、VIN-相似，输入时钟也可以采用单输入和差分两种输入形式，不过在AD9244的内部最终都会把单输入的时钟信号变为差分形式。输入时钟信号的质量对模数转换的效果有很大的影响，因此应尽量保证时钟信号的纯净和准确，并尽量避免对时钟输入信号的干扰。

　　DUTY：时钟稳定信号。该端接高电平时，可以在内部对外部输入时钟的占空比进行调整，以产生占空比准确为50%的时钟信号。

　　REFSENSE，VREF，REFGND：内部参考电压脚。这三个管脚的不同连接可以产生1V～2V的内部参考电压，在这三个管脚之间连接适当的电阻还可以随意产生1V与2V之间的任意电压参考。

　　REFT、REFB：ADC内部参考电压去耦管脚。这两个管脚的输出电压是AD9244内部实际的参考电压值。它们之间应该用10μF的电解电容去耦，同时应并联一个0.1μF的小电容，这样效果可能会更好。每个管脚都必须用0.1μF的电容接地。

　　CML，VR：AD9244内部使用的模拟偏压点，通常该端会产生大于300μA的电流，因此必须用0.1μF的电容接地以进行去耦。

　　OEB：输出允许管脚。AD9244有三态输出功能。如果OEB接地，那么AD9244的输出驱动器就会激活，并输出转换后的数字信号;而如果OEB接高，输出信号管脚则输出高阻态。

　　DB0～DB13：数据输出脚，其中DB0为最高位。

　　OTR：电压溢出指示管脚。当OTR输出为1时，表示输入电压超过AD所能转换的电压范围。OTR和DB0进行简单的逻辑组合可以准确地判断输入电压是上溢出还是下溢出。

　　DFS：输出数据形式选择管脚。当DFS接数字地时，输出数据为直接二进制形式;当DFS接数字电源时，输出数据为二进制补码形式。

　　

 

　　图3 AD9244典型外围电路　点击放大

　　3　典型应用电路

　　图3 是AD9244的一个典型外围应用电路。

　　其中模拟电源、模拟地和数字电源、数字地都分别从外部输入。模拟信号输入和时钟信号的输入均采用差分输入形式，以获得最佳的模数转换效果。REFSENSE、VREF和REFGND通过一个10μF的电容和一个0.1μF的小电容相连，可提供内部1V的参考电压。模拟输入信号的峰值被嵌在1V之内，而时钟信号的频率最高可以达到65MHz。

　　REFT和REFB都应通过电容网络接地，而且CML和VR也都应当通过0.1μF的电容接地。DUTY接模拟电源可使AD9244输入时钟信号的占空比调整在50%。OEB脚接地可使输出使能;DFS通过1kΩ的电阻接地，可选择输出数据为直接二进制形式。将输出数据管脚通过22Ω的电阻连接到下一级数字电路，可以防止输出电流过大，同时有隔离其它数字电路，减小干扰的作用。模拟电源和模拟地、数字电源和数字地都应通过电容网络去耦，以减小电源输入噪声。

　　在实际的应用中，模拟地和数字地最好采用地层的形式，而且模拟地和数字地应该在芯片下单点接地。另外，由于AD9244是静电灵敏器件，所以电路板也应该采取各种防静电措施，以保证AD9244的正常工作