14位125Msps模数转换器ADS5500及其应用

摘 要：本文介绍了ADS5500的性能特点和设计考虑，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 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TI公司开发的一款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的连接。其内部结构框图示于图1。图1 ADS5500的内部结构框图图2 ADS5500工作信号时序图3 模拟输入部分 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。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(图3)。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。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1mF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47