ADC3910Dx 和 ADC3910Sx 是系列超低功耗 10 位 125MSPS 高速單通道和雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器。高速控制環(huán)路受益于僅 1 個時鐘周期的短延遲。ADC在125Msps時僅消耗92mW，功耗隨較低采樣率而變化。

該器件采用DDR、HDDR、SDR或串行CMOS接口輸出+1.8V至+3.3V的數(shù)據(jù)，以滿足各種接收器要求。該器件使用具有可編程高閾值和低閾值、遲滯和事件計數(shù)器的數(shù)字比較器，通過每個通道的事件觸發(fā)中斷來實現(xiàn)模擬監(jiān)控功能。該器件是引腳兼容的ADC系列，具有8位和10位分辨率以及不同的速度等級。該器件采用 32 引腳 VQFN 封裝，支持 -40 至 +105°C 的工業(yè)溫度范圍。
*附件：adc3910d065.pdf

特性

• 采樣率高達 125MSPS
• 延遲：1 個時鐘周期
• 低功耗（2 通道）：
  • 125MSPS 時為 92mW
  • 25MSPS 時為 59mW
  • PD 模式下為 4mW
• 小尺寸：32-VQFN （4mm x 4mm）
• 單通道或雙通道ADC
• 雙數(shù)字比較器
• 參考：內(nèi)部或外部
• 無遺漏代碼，±1 LSB INL
• 緩沖、差分或單端輸入
• 輸入帶寬：150MHz （3dB）
• 1.8V單電源
  • 可選的 3.3VIO 功能
• 工業(yè)溫度范圍：-40 至 105°C
• 片上數(shù)字濾波器（可選）
  • 抽取 2、4、8、16
• 并行（SDR、DDR）和串行CMOS接口
• 頻譜性能 （fIN = 5MHz）：
  • 信噪比：61dBFS
  • SFDR：65dBc

參數(shù)

方框圖

ADC3910 系列是德州儀器（TI）推出的 10 位高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）家族，包含雙路（ADC3910Dx）與單路（ADC3910Sx）型號，采樣率覆蓋 25MSPS 125MSPS，以低延遲（1 時鐘周期）、低功耗（雙路 125MSPS 時 97mW）、小尺寸（4mm×4mm 32 引腳 VQFN） 為核心優(yōu)勢，集成輸入緩沖、數(shù)字下變頻器（DDC）、數(shù)字比較器、統(tǒng)計引擎等功能，適配無線電接收機、激光雷達（LiDAR）、低延遲控制環(huán)路、全球定位系統(tǒng)（GPS）及檢測設(shè)備等場景，工作溫度覆蓋 - 40°C +105°C 工業(yè)級范圍，兼具性能與靈活性。

一、核心特性與器件分類

1. 共性核心特性

• 高速低延遲采樣 ：
  • 采樣率覆蓋 25MSPS（D025/S025）、65MSPS（D065/S065）、125MSPS（D125/S125）， 低延遲模式下數(shù)據(jù)輸出僅需 1 個時鐘周期 ，數(shù)字功能開啟時延遲增至 5 個時鐘周期，適配實時控制場景；
  • 輸入帶寬（-3dB）達 150MHz，支持差分 / 單端輸入，差分輸入滿量程（FSR）1.9Vpp，單端輸入 0.95Vpp，輸入共模電壓需匹配 VCM 引腳 1.25V 輸出（±50mV）。
• 高集成數(shù)字功能 ：
  • 數(shù)字下變頻器（DDC） ：支持 2/4/8/16 倍實抽取，輸出數(shù)據(jù)率隨抽取比降低（如 125MSPS 抽取 16 倍后輸出 7.8125MSPS），阻帶抑制≥70dB，可放松外部抗混疊濾波器要求；
  • 雙數(shù)字比較器 ：每通道獨立可編程高 / 低閾值與滯回（0~4095LSB），支持電平比較（超閾值觸發(fā)）與斜率比較（相鄰采樣差值觸發(fā)），通過 ALERT 引腳輸出中斷，適配信號超限監(jiān)測；
  • 統(tǒng)計引擎 ：實時統(tǒng)計指定窗口內(nèi)采樣數(shù)據(jù)（超閾值樣本計數(shù)、最小 / 最大值、求和、平方和），窗口大小可配置（256~256×21?樣本），支持存儲當(dāng)前及前 3 個窗口數(shù)據(jù)，適配信號特征分析；
  • 靈活數(shù)字接口 ：支持并行（DDR/HDDR/SDR）與串行 CMOS 輸出，數(shù)據(jù)格式可選二進制補碼（默認）或偏移二進制，輸出 lanes 可配置（2/4/8 lane），IOVDD 支持 1.8V~3.3V 邏輯電平，適配不同 FPGA/MCU 接口需求。
• 低功耗與電源管理 ：
  • 分級功耗控制：雙路 125MSPS 時總功耗 97mW，25MSPS 時 59mW；單路 125MSPS 時 80mW，25MSPS 時 41mW；全局掉電模式功耗僅 4mW，支持模塊級掉電（如單獨關(guān)閉通道 A/B、參考源），平衡功耗與喚醒速度；
  • 電源配置：AVDD（模擬 1.8V）與 IOVDD（數(shù)字 1.8V~3.3V）獨立供電，電源電流隨采樣率降低而減小（雙路 25MSPS 時 AVDD 電流 29mA，125MSPS 時 39mA），電源抑制比（PSRR）在 1MHz 時達 40dB，抗電源噪聲能力強。
• 可靠性能指標 ：
  • DC 精度：10 位無失碼，微分非線性（DNL）典型 ±0.4LSB（最大 2.1LSB），積分非線性（INL）典型 ±0.5LSB（最大 2.1LSB），增益誤差（外部參考）±0.2% FSR，偏移誤差典型 ±1LSB，溫度漂移（偏移）僅 0.001LSB/°C；
  • AC 性能：5MHz 輸入時，信噪比（SNR）典型 60.6dBFS、無雜散動態(tài)范圍（SFDR）典型 64dBc、總諧波失真（THD）典型 - 63dBc，通道隔離串?dāng)_典型 90dBc，滿足中高頻信號采樣需求；
  • ESD 防護：全引腳人體放電模型（HBM）±1000V、帶電器件模型（CDM）±500V，符合 JEDEC JESD22 標準，工業(yè)環(huán)境可靠性高。

2. 器件分類（雙路 Dx vs 單路 Sx）

ADC3910 系列按通道數(shù)分為雙路（Dx）與單路（Sx），核心差異如下表：

二、封裝與引腳功能

1. 封裝規(guī)格

全系采用 4mm×4mm 32 引腳 VQFN（RSM 封裝） ，底部裸露熱焊盤（需與 PCB 接地焊盤連接以優(yōu)化散熱），熱阻參數(shù)如下，確保高功率下的散熱可靠性：

2. 關(guān)鍵引腳分類與功能

ADC3910 引腳按功能可分為模擬輸入、電源與地、時鐘、配置控制、數(shù)字接口五大類，核心引腳功能如下表：

三、電氣規(guī)格與性能指標

1. 電源與功耗（典型值，TA=25°C，AVDD=IOVDD=1.8V）

2. DC 精度指標（TA=25°C，差分輸入，內(nèi)部參考）

3. AC 性能指標（TA=25°C，fIN=5MHz，AIN=-1dBFS，差分輸入）

四、核心功能與工作模式

1. 模擬前端與采樣配置

• 輸入模式 ：
  • 差分模式：默認配置，輸入信號共模電壓需匹配 VCM（1.25V），AC 耦合時需通過 1kΩ 電阻網(wǎng)絡(luò)拉至 VCM；
  • 單端模式：通過寄存器（0x30B，SE_EN=1）啟用，負端接 VCM，此時 SNR 降低 3dB，輸入滿量程 0.95Vpp。
• 交織模式（僅雙路 Dx） ：
  • 兩通道 180° 相位交織采樣，采樣率翻倍（如 CLK=62.5MHz 時輸出 125MSPS），需通過寄存器（0x84）配置增益 / 偏移校準，抵消通道失配；
  • 啟用后禁用 DDC、統(tǒng)計引擎與比較器，僅支持并行輸出接口。
• 參考源配置 ：
  • 內(nèi)部參考：默認模式，VREF 引腳接 GND，增益漂移 102ppm/°C；
  • 外部參考：寄存器（0x30B，EXT_REF=1）啟用，VREF 引腳接 1.2V 參考（如 TI REF7040），需并聯(lián) 10μF+0.1μF 去耦電容，增益漂移降至 - 35ppm/°C。

2. 數(shù)字功能詳解

（1）數(shù)字下變頻器（DDC）

• 抽取配置 ：通過寄存器（0x200）選擇抽取比（2/4/8/16），抽取后輸出帶寬 = 0.8× 采樣率 /(2× 抽取比)，如 125MSPS 抽取 16 倍后帶寬 3.125MHz；
• 數(shù)據(jù)選擇 ：支持選擇通道 A/B 原始數(shù)據(jù)或校正后數(shù)據(jù)輸入 DDC，通過寄存器（0x200/0x203）配置；
• 過范圍監(jiān)測 ：DDC 過范圍事件可觸發(fā) ALERT，通過寄存器（0x205/0x206）啟用，過范圍信號持續(xù) 1 個輸出時鐘周期。

（2）數(shù)字比較器

• 比較模式 ：
  • 電平比較：當(dāng)前采樣值＞高閾值 - 滯回 或 ＜低閾值 + 滯回時觸發(fā)；
  • 斜率比較：當(dāng)前采樣值 - 前一采樣值＞高閾值 或 ＜低閾值時觸發(fā)，需將滯回置 0；
• 閾值配置 ：高閾值（COMP_THRESHOLD_HI，0xC80xCB）、低閾值（COMP_THRESHOLD_LO，0xCC0xCF）、滯回（COMP_HYSTERESIS，0xD0~0xD3），均為 12 位寄存器；
• 觸發(fā)邏輯 ：支持事件觸發(fā)（單次超閾值觸發(fā) ALERT）或窗口觸發(fā)（指定窗口內(nèi)超閾值次數(shù)達閾值觸發(fā)），窗口大小通過寄存器（0x1EA）配置。

（3）統(tǒng)計引擎

• 統(tǒng)計項 ：樣本計數(shù)（超閾值樣本數(shù)）、極值（最小 / 最大值）、求和、平方和（用于功率計算），支持存儲當(dāng)前窗口（N）及前 3 個窗口（N-1~N-3）數(shù)據(jù)；
• 窗口配置 ：通過寄存器（0x1A00x1A3）設(shè)置窗口大?。?56256×21?樣本），支持連續(xù)采集或單次采集（1SHOT_CHx 寄存器）；
• 數(shù)據(jù)讀取 ：統(tǒng)計結(jié)果存儲于專用寄存器（0xE4~0x195），如最大 / 最小值、求和、平方和等，可通過 SPI 讀取。

（4）數(shù)字接口模式

• 并行模式 ：
  • DDR（雙沿采樣）：默認模式，DCLK 上升沿輸出通道 A 數(shù)據(jù)，下降沿輸出通道 B 數(shù)據(jù)，125MSPS 時 DCLK=250MHz；
  • HDDR（分 lane 輸出）：通道 A/B 數(shù)據(jù)分不同 lane 輸出，需配置 HDDR_EN（0x98）；
  • SDR（單沿采樣）：僅上升沿輸出，需雙倍 DCLK 頻率（125MSPS 時 DCLK=500MHz）。
• 串行模式 ：
  • 支持 2/4/8/16 倍串行化，減少輸出 lane 數(shù)（如 125MSPS 8 倍串行化后用 2 lane 輸出），通過寄存器（0xA6，SERIALIZATION）配置；
  • 幀時鐘（FCLK）：可通過寄存器（0x88）啟用，用于同步多器件數(shù)據(jù)輸出。

3. 低功耗與復(fù)位模式

• 分級掉電 ：
  • 全局掉電：通過 OEN/PD 引腳（高有效）或寄存器（0x97）觸發(fā)，掉電后 AVDD 電流典型 2mA，喚醒時間（內(nèi)部參考）30μs；
  • 模塊掉電：可單獨關(guān)閉通道 A/B（0x8C，CHA_PDN/CHB_PDN）、參考源（MASK_REF）、DLL（MASK_DLL），關(guān)閉單通道可降低 12mA AVDD 電流。
• 復(fù)位機制 ：
  • 硬件復(fù)位：RESET 引腳高有效，復(fù)位后寄存器恢復(fù)默認值，需等待 200000 個 CLK 周期后配置；
  • 軟件復(fù)位：通過寄存器（0x00，RESET 位）觸發(fā)，自清除，無需外部引腳操作。

五、寄存器配置

1. 核心寄存器功能（部分關(guān)鍵寄存器）

2. SPI 配置流程

• 寫操作 ：
  1. SEN 拉低，SCLK 上升沿 latch 16 位數(shù)據(jù)（bit15=0 為寫，bit14~0 為地址 + 數(shù)據(jù)）；
  2. 每 16 個 SCLK 周期完成 1 個寄存器寫入，多寄存器寫入可連續(xù)發(fā)送；
  3. SEN 拉高，完成寫操作。
• 讀操作 ：
  1. SEN 拉低，發(fā)送 16 位讀命令（bit15=1，bit14~0 為寄存器地址）；
  2. 等待 8 個 SCLK 周期，SDIO 輸出寄存器數(shù)據(jù)；
  3. SEN 拉高，完成讀操作。
• 初始化流程 ：
  1. 上電后等待 2ms（內(nèi)部基準穩(wěn)定）；
  2. 硬件復(fù)位（RESET 引腳高電平≥10ns），釋放后等待 200000 個 CLK 周期；
  3. 通過 SPI 配置參考源、接口模式、數(shù)字功能（如 DDC、比較器）。

六、應(yīng)用設(shè)計建議

1. 典型應(yīng)用場景

• 無線電接收機 ：150MHz 帶寬 + 64dBc SFDR，適配中高頻信號采樣，DDC 功能可將信號下變頻至基帶，減少 FPGA 算力消耗；
• LiDAR 系統(tǒng) ：125MSPS 采樣率 + 低延遲（1 時鐘周期），快速捕獲激光回波信號，統(tǒng)計引擎可實時分析信號極值與能量；
• 低延遲控制環(huán)路 ：1 時鐘周期延遲 + 90dBc 串?dāng)_，適配工業(yè)電機控制、機器人定位等實時反饋場景；
• 源測量單元（SMU） ：低偏移漂移（0.001LSB/°C）+ 高 SNR，支持微弱電流（pA 級）測量，適配半導(dǎo)體器件測試。

2. 硬件設(shè)計建議

（1）電源與去耦

• AVDD 與 IOVDD 獨立供電，AVDD 推薦用 LDO（如 TPS7A4701）二次穩(wěn)壓，降低開關(guān)噪聲；
• 關(guān)鍵電源引腳去耦：AVDD 與 GND 之間并聯(lián) 10μF（X7R，0603）+0.1μF（陶瓷），距離引腳＜2mm；VREF 引腳并聯(lián) 10μF+0.1μF 去耦電容；
• 地平面設(shè)計：模擬地（GND）與數(shù)字地（DGND）僅在熱焊盤處單點連接，避免數(shù)字噪聲耦合至模擬區(qū)。

（2）PCB 布局

• 模擬區(qū)（AINx、VREF、VCM）與數(shù)字區(qū)（D0~D11、DCLK）嚴格分區(qū)，模擬信號線采用差分布線，阻抗控制 50Ω，長度匹配 ±0.5mm；
• 采樣時鐘（CLK）：短路徑布線，串聯(lián) 50Ω 匹配電阻，差分對長度差＜1mm，避免時鐘抖動導(dǎo)致 SNR 下降；
• 熱焊盤：裸露熱焊盤需與 PCB 接地銅皮充分焊接，通過 4 個過孔連接至內(nèi)層地，優(yōu)化散熱（RθJC (bot)=7.8°C/W）。

（3）輸入保護與匹配

• 模擬輸入串聯(lián) 10Ω 限流電阻 + 22pF 濾波電容，防止浪涌電流損壞輸入緩沖；
• 共模匹配：AC 耦合時，通過 1kΩ 電阻將輸入拉至 VCM（1.25V），避免通道失配；
• 時鐘輸入：推薦使用差分時鐘源（如 TI CDCE6214），單端時鐘需通過電阻分壓將共模電壓拉至 0.9V（CLK 引腳最佳共模）。

七、訂購信息與可靠性

1. 訂購型號參數(shù)（部分關(guān)鍵型號）

2. 可靠性與防護

• ESD 防護 ：全引腳 HBM±1000V、CDM±500V，符合 JEDEC JESD22 標準；
• 質(zhì)量保證 ：量產(chǎn)型號通過溫度循環(huán)（-40°C~+105°C）、濕度偏壓（85°C/85% RH）、電應(yīng)力測試，MTBF（平均無故障時間）達 10?小時以上；
• 焊接要求 ：MSL 等級 1（無濕度敏感限制），峰值回流溫度 260°C，焊接時需遵循 ESD 防護流程。