ADC12QJ1600-SEP是一款四通道、12位、1.6GSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。低功耗、高采樣率和 12 位分辨率使該器件適用于各種覆蓋物-香奈兒通信系統(tǒng)。

6 GHz 的全功率輸入帶寬 （-3 dB） 支持對(duì) L 波段和 S 波段進(jìn)行直接射頻采樣。
*附件：adc12qj1600-sep.pdf

包括許多時(shí)鐘功能以放寬系統(tǒng)硬件要求，例如帶有集成壓控振蕩器 （VCO） 的內(nèi)部鎖相環(huán) （PLL） 以生成采樣時(shí)鐘。提供四個(gè)時(shí)鐘輸出，用于對(duì)FPGA或ASIC的邏輯和SerDes進(jìn)行時(shí)鐘處理。為脈沖系統(tǒng)提供時(shí)間戳輸入和輸出。

JESD204C串行接口通過(guò)減少印刷電路板 （PCB） 布線(xiàn)量來(lái)減小系統(tǒng)尺寸。接口模式支持 2 至 8 通道（雙通道和四通道設(shè)備）或 1 至 4 通道（用于單通道設(shè)備），SerDes 波特率高達(dá) 17.16Gbps，可為每個(gè)應(yīng)用提供最佳配置。

特性

• 輻射耐受性：
  • 總電離劑量 （TID）：30krad （Si）
  • 單事件閂鎖 （SEL）：43 MeV-cm2/mg
  • 單事件擾亂 （SEU） 免疫寄存器
• 空間增強(qiáng)塑料（太空 EP）：
  • 符合 ASTM E595 釋氣規(guī)范
  • 供應(yīng)商項(xiàng)目圖紙 （VID） V62/22610
  • 溫度范圍：–55°C 至 125°C
  • 一個(gè)制造、組裝和測(cè)試站點(diǎn)
  • 晶圓批次可追溯性
  • 延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期
  • 擴(kuò)展產(chǎn)品變更通知
• ADC內(nèi)核：
  • 分辨率：12位
  • 最大采樣率：1.6GSPS
  • 非交錯(cuò)架構(gòu)
  • 內(nèi)部抖動(dòng)可減少高階諧波
• 性能規(guī)格 （–1dBFS）：
  • 信噪比 （100 MHz）：57.4dBFS
  • ENOB （100 MHz）：9.1 位
  • SFDR （100 MHz）：64dBc
  • 本底噪聲 （–20 BFS）：–147dBFS
• 滿(mǎn)量程輸入電壓：800mVPP-DIFF
• 全功率輸入帶寬：6GHz
• JESD204C 串行數(shù)據(jù)接口：
  • 總共支持 2 到 8 條 SerDes 通道
  • 最特率：17.16Gbps
  • 64B/66B 和 8B/10B 編碼模式
  • 子類(lèi) 1 對(duì)確定性延遲的支持
  • 與JESD204B接收器兼容
• 可選的內(nèi)部采樣時(shí)鐘生成
  • 內(nèi)部 PLL 和 VCO （7.2 – 8.2GHz）
• SYSREF 窗口簡(jiǎn)化同步
• 四個(gè)時(shí)鐘輸出簡(jiǎn)化了系統(tǒng)時(shí)鐘
  • FPGA或相鄰ADC的參考時(shí)鐘
  • SerDes 收發(fā)器的參考時(shí)鐘
• 脈沖系統(tǒng)的時(shí)間戳輸入和輸出
• 功耗（1GSPS）：1.9W
• 電源：1.1V、1.9V

參數(shù)

方框圖

一、產(chǎn)品概述

ADC12QJ1600-SEP 是德州儀器（TI）推出的四通道 12 位 1.6GSPS 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC） ，專(zhuān)為高可靠性、高頻率場(chǎng)景設(shè)計(jì)，符合嚴(yán)苛的輻射耐受性要求，適配電子戰(zhàn)（SIGINT、ELINT）、衛(wèi)星通信（SATCOM）等關(guān)鍵領(lǐng)域。器件集成 JESD204C 高速串行接口，支持寬頻帶直接射頻采樣，兼具低功耗與高性能，采用 10mm×10mm 144 引腳 FCBGA 封裝，工作溫度范圍覆蓋 - 55°C 至 125°C，滿(mǎn)足極端環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行需求。

二、核心特性

（一）輻射耐受性與可靠性

針對(duì)太空及高輻射環(huán)境優(yōu)化，核心輻射指標(biāo)如下：

• 總電離劑量（TID） ：30krad（Si），可承受長(zhǎng)期輻射暴露；
• 單粒子鎖定（SEL） ：43 MeV-cm2/mg，避免高能粒子導(dǎo)致的器件鎖定；
• 單粒子翻轉(zhuǎn)（SEU） ：寄存器免疫設(shè)計(jì)，防止數(shù)據(jù)因粒子撞擊異常；
• 材料與合規(guī)性 ：采用太空增強(qiáng)型塑料封裝（Space EP），符合 ASTM E595 釋氣規(guī)范，確保真空環(huán)境下無(wú)有害揮發(fā)物；
• 生命周期保障 ：?jiǎn)我恢圃?/ 組裝 / 測(cè)試站點(diǎn)、晶圓批次可追溯，提供延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期及變更通知服務(wù)。

（二）ADC 核心性能

1. 精度與速率
   • 分辨率：12 位，無(wú)失碼；
   • 最高采樣率：1.6GSPS，非交錯(cuò)架構(gòu)（避免交錯(cuò)失真）；
   • 線(xiàn)性度：積分非線(xiàn)性（INL）±1 LSB，微分非線(xiàn)性（DNL）±1 LSB，確保轉(zhuǎn)換精度；
   • 內(nèi)置抖動(dòng)功能：降低高次諧波，優(yōu)化動(dòng)態(tài)性能。
2. 動(dòng)態(tài)性能（-1dBFS 輸入，100MHz 信號(hào)）
   • 信噪比（SNR）：57.4dBFS；
   • 有效位數(shù)（ENOB）：9.1 位；
   • 無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）：64dBc；
   • 噪聲基底（-20dBFS）：-147dBFS/Hz；
   • 全功率輸入帶寬：6GHz，支持 L 波段（1-2GHz）、S 波段（2-4GHz）直接射頻采樣，無(wú)需額外下變頻電路。
3. 輸入與輸出特性
   • 全量程輸入電壓：800mVPP-DIFF（差分），支持 480mVPP-DIFF 至 1040mVPP-DIFF 可調(diào)；
   • 輸入阻抗：內(nèi)部 50Ω 差分端接，適配射頻信號(hào)傳輸；
   • 輸出接口：JESD204C 串行接口，支持 2-8 路 SerDes 通道，最高波特率 17.16Gbps，減少 PCB 布線(xiàn)復(fù)雜度。

（三）時(shí)鐘與同步功能

1. 靈活時(shí)鐘生成
   • 內(nèi)置 PLL 與 VCO（7.2-8.2GHz）：支持從低頻率參考時(shí)鐘（50-500MHz）生成高速采樣時(shí)鐘，避免外部高頻時(shí)鐘布線(xiàn)干擾；
   • 時(shí)鐘輸入選項(xiàng)：支持差分時(shí)鐘（CLK±）或單端時(shí)鐘（SE_CLK），差分輸入內(nèi)置 100Ω 端接；
   • 多時(shí)鐘輸出：4 路時(shí)鐘輸出（PLLREFO±、TRIGOUT±、ORC、ORD），可作為 FPGA / 相鄰 ADC 的參考時(shí)鐘，簡(jiǎn)化系統(tǒng)時(shí)鐘樹(shù)設(shè)計(jì)。
2. 同步與確定性延遲
   • SYSREF 窗口化 ：自動(dòng)檢測(cè) SYSREF 與采樣時(shí)鐘的相位關(guān)系，無(wú)需嚴(yán)格外部時(shí)序約束，輕松實(shí)現(xiàn)多器件同步；
   • JESD204C 子類(lèi) 1 支持 ：通過(guò) SYSREF 復(fù)位本地多幀時(shí)鐘（LMFC）/ 本地?cái)U(kuò)展多塊時(shí)鐘（LEMC），實(shí)現(xiàn)確定性延遲，滿(mǎn)足多 ADC 協(xié)同場(chǎng)景；
   • 時(shí)間戳功能：TMSTP± 差分輸入標(biāo)記特定采樣點(diǎn)，TRIGOUT± 輸出可重定時(shí)觸發(fā)信號(hào)，適配脈沖系統(tǒng)同步需求。

（四）低功耗與工作模式

• 功耗優(yōu)化 ：1GSPS 采樣率下典型功耗 1.9W，支持低功耗模式（采樣率≤1GSPS 時(shí)啟用），通過(guò)寄存器配置可進(jìn)一步降低功耗（如關(guān)閉閑置通道、優(yōu)化校準(zhǔn)周期）；
• 雙工作模式 ：
  • 高性能模式：全采樣率下保持最佳動(dòng)態(tài)性能，適配高頻率、高精度需求；
  • 低功耗模式：犧牲部分動(dòng)態(tài)性能換取功耗降低，適合對(duì)功耗敏感的場(chǎng)景。

三、器件信息與電氣規(guī)格

（一）基本參數(shù)

（二）熱特性

采用底部帶散熱焊盤(pán)的 FCBGA 封裝，需將焊盤(pán)連接 AGND 優(yōu)化散熱，關(guān)鍵熱阻參數(shù)如下：

（三）ESD 防護(hù)

四、功能模塊詳解

（一）模擬輸入與校準(zhǔn)

1. 模擬輸入電路
   • 差分輸入設(shè)計(jì)：INA±、INB±、INC±、IND± 四組通道，每路內(nèi)置 50Ω 端接電阻至 VA11（1.1V），支持 AC/DC 耦合；
   • 輸入保護(hù)：內(nèi)置鉗位二極管，承受 ±50mA 峰值輸入電流，峰值射頻輸入功率達(dá) 16.4dBm（50Ω 單端）；
   • 滿(mǎn)量程調(diào)節(jié)：通過(guò) FS_RANGE 寄存器（0x30）配置，范圍 480-1040mVPP-DIFF，適配不同幅度輸入信號(hào)。
2. 校準(zhǔn)功能支持前景校準(zhǔn)（Foreground）與背景校準(zhǔn)（Background）兩種模式，確保全溫度范圍性能穩(wěn)定：
   • 前景校準(zhǔn) ：需暫停 ADC 采樣，適合上電初始化或環(huán)境劇變后，校準(zhǔn)線(xiàn)性度、增益與偏移；
   • 背景校準(zhǔn) ：通過(guò)冗余 ADC 核心（共 6 個(gè)核心，輪換校準(zhǔn)）實(shí)現(xiàn)無(wú)中斷校準(zhǔn)，不影響正常數(shù)據(jù)輸出；
   • 低功耗背景校準(zhǔn)（LPBG） ：校準(zhǔn)間隙關(guān)閉冗余核心，降低平均功耗，可通過(guò) LP_SLEEP_DLY 調(diào)節(jié)休眠時(shí)長(zhǎng)（最長(zhǎng) 1.099×1012 個(gè)時(shí)鐘周期）；
   • 偏移校準(zhǔn) ：獨(dú)立校準(zhǔn)輸入緩沖偏移，支持以中間碼或冗余核心為參考，適配 AC/DC 耦合場(chǎng)景。

（二）JESD204C 串行接口

1. 接口特性
   • 編碼模式：支持 64B/66B（高效率，低開(kāi)銷(xiāo)）與 8B/10B（兼容 JESD204B 接收器）；
   • 通道數(shù)：2-8 路 SerDes 通道（四通道模式），單通道模式支持 1-4 路，最高波特率 17.16Gbps；
   • 確定性延遲：子類(lèi) 1 支持，通過(guò) SYSREF 同步 LMFC/LEMC，確保多器件延遲一致；
   • 糾錯(cuò)與檢錯(cuò)：支持 CRC-12 循環(huán)冗余校驗(yàn)（檢錯(cuò)）、FEC 前向糾錯(cuò)（糾 9 位突發(fā)錯(cuò)誤），提升鏈路可靠性。
2. 工作模式（JMODE 配置） 通過(guò) JMODE 寄存器（0x201）選擇 16 種預(yù)設(shè)模式，覆蓋不同分辨率、通道數(shù)與編碼組合，典型模式如下：| JMODE | 分辨率 | 編碼 | 通道數(shù) | 采樣率范圍 |
   | ------- | ----------------- | --------- | -------- | ---------------- |
   | 0 | 12 位 | 8B/10B | 8 | 500-1600MSPS |
   | 7 | 8 位 | 64B/66B | 4 | 500-1600MSPS |
   | 8 | 12 位 | 64B/66B | 4 | 500-1386.7MSPS |
   | 15 | 12 位（雙通道） | 64B/66B | 8 | 500-1600MSPS |

（三）時(shí)鐘與同步子系統(tǒng)

1. PLL 與時(shí)鐘生成
   • 轉(zhuǎn)換器 PLL（C-PLL）：輸入 50-500MHz 參考時(shí)鐘，通過(guò) VCO（7.2-8.2GHz）生成 1.6GSPS 采樣時(shí)鐘，支持分頻比配置（P、V、N 分頻器）；
   • SerDes PLL（S-PLL）：從采樣時(shí)鐘生成 SerDes 輸出時(shí)鐘，可通過(guò) TRIGOUT± 輸出分頻時(shí)鐘（16/32/64 分頻），為 FPGA 收發(fā)器提供參考；
   • 時(shí)鐘噪聲抑制：VA11Q 與 VCLK11 噪聲抑制功能（開(kāi)啟后增加約 20mA 電流），降低采樣抖動(dòng)與參考時(shí)鐘雜散。
2. SYSREF 同步
   • 輸入特性：差分 SYSREF±，支持 AC/DC 耦合，內(nèi)置 100Ω 端接（LVPECL 模式為 50Ω）；
   • 窗口化功能：通過(guò) SYSREF_POS 寄存器讀取 SYSREF 與時(shí)鐘的相位位置，SYSREF_SEL 選擇最優(yōu)采樣點(diǎn)，無(wú)需外部時(shí)序校準(zhǔn)；
   • 多器件同步：SYSREF 可復(fù)位多 ADC 的 LMFC/LEMC，實(shí)現(xiàn)多通道相位一致。

（四）測(cè)試與監(jiān)控功能

1. 測(cè)試模式支持多種內(nèi)置測(cè)試模式，用于系統(tǒng)調(diào)試與性能驗(yàn)證：
   • PRBS 模式：PRBS7/9/15/23/31 偽隨機(jī)序列，驗(yàn)證鏈路完整性；
   • 斜坡模式：遞增 octet 流，檢查數(shù)據(jù)傳輸順序；
   • 時(shí)鐘模式：16 位交替 1/0 序列（0x00FF），測(cè)試時(shí)鐘恢復(fù)；
   • 專(zhuān)用字符模式：K28.5（逗號(hào)字符）、D21.5（交替 0/1）等，用于碼組同步測(cè)試。
2. 狀態(tài)監(jiān)控
   • 過(guò)范圍檢測(cè)（OVR）：通過(guò) OVR_TH 寄存器設(shè)置閾值（默認(rèn) - 0.5dBFS），ORA/ORB/ORC/ORD 引腳輸出通道過(guò)范圍狀態(tài)；
   • 告警功能：監(jiān)測(cè) PLL 鎖定、FIFO 溢出、鏈路異常等，ALARM 引腳輸出告警信號(hào)，ALM_STATUS 寄存器記錄具體告警類(lèi)型；
   • 溫度監(jiān)測(cè)：TDIODE± 引腳外接溫度傳感器，可監(jiān)測(cè)器件結(jié)溫，輔助熱管理。

五、電氣規(guī)格詳解

（一）直流特性（典型值，TJ=50°C）

（二）交流特性（100MHz 輸入，-1dBFS）

（三）功耗特性（典型值，TJ=50°C）

六、典型應(yīng)用與設(shè)計(jì)指南

（一）核心應(yīng)用場(chǎng)景

1. 電子戰(zhàn)射頻信號(hào)采樣
   • 應(yīng)用原理：利用 6GHz 全功率帶寬，直接采樣 L/S 波段射頻信號(hào)（1-4GHz），無(wú)需混頻器，簡(jiǎn)化接收鏈路；
   • 關(guān)鍵配置：?jiǎn)⒂?JESD204C 64B/66B 編碼（減少鏈路開(kāi)銷(xiāo)）、FEC 糾錯(cuò)（提升抗干擾能力），通過(guò)背景校準(zhǔn)維持寬溫下性能穩(wěn)定。
2. 衛(wèi)星通信（SATCOM）多通道接收
   • 應(yīng)用原理：四通道同步采樣，支持多波束信號(hào)并行處理，SYSREF 同步確保多通道相位一致；
   • 關(guān)鍵配置：?jiǎn)⒂?C-PLL 生成 1.2GSPS 采樣時(shí)鐘，PLLREFO± 為 FPGA 提供參考時(shí)鐘，時(shí)間戳功能標(biāo)記突發(fā)信號(hào)。
3. 雷達(dá)信號(hào)處理
   • 應(yīng)用原理：1.6GSPS 高采樣率捕捉窄脈沖信號(hào)，內(nèi)置抖動(dòng)功能抑制諧波，SFDR=64dBc 確保小信號(hào)檢測(cè)能力；
   • 關(guān)鍵配置：低功耗背景校準(zhǔn)（LPBG），平衡性能與功耗，過(guò)范圍檢測(cè)（OVR）避免強(qiáng)信號(hào)飽和。

（二）硬件設(shè)計(jì)指南

1. 電源與布線(xiàn)
   • 電源域分離：模擬地（AGND）、數(shù)字地（DGND）、PLL 地（PGND）、SE_CLK 地（SE_GND）單點(diǎn)連接至公共地平面，避免串?dāng)_；
   • 去耦設(shè)計(jì)：VDD（1.1V）引腳并聯(lián) 0.1μF 陶瓷電容（靠近引腳），VPLL19（1.9V）并聯(lián) 1μF+0.1μF 電容，降低電源噪聲；
   • 阻抗控制：JESD204C SerDes 線(xiàn)路匹配 50Ω 阻抗，長(zhǎng)度匹配誤差 < 1mm，減少信號(hào)反射。
2. 時(shí)鐘與同步設(shè)計(jì)
   • 時(shí)鐘輸入：CLK± 建議 AC 耦合，若使用 DC 耦合需設(shè)置 LVPECL 模式（DEVCLK_LVPECL_EN=1），確保共模電壓合規(guī)；
   • SYSREF 配置：優(yōu)先啟用 SYSREF 窗口化（SYSREF_ZOOM=1），通過(guò) SYSREF_POS 選擇中間采樣點(diǎn)，最大化時(shí)序余量；
   • 多器件同步：多 ADC 共享同一 SYSREF 與參考時(shí)鐘，PLLREFO± 級(jí)聯(lián)時(shí)需注意信號(hào)衰減，建議每級(jí)添加緩沖。
3. 校準(zhǔn)與初始化流程
   1. 上電后等待 INIT_DONE（0x270 寄存器）置 1，確保器件初始化完成；
   2. 配置 C-PLL：設(shè)置 CPLL_RESET=1，編程 P/V/N 分頻器（0x3D/0x3E/0x3F），啟用 VCO 校準(zhǔn)（VCO_CAL_EN=1），等待 VCO_CAL_DONE=1；
   3. 配置校準(zhǔn)模式：若需無(wú)中斷運(yùn)行，設(shè)置 CAL_BG=1（背景校準(zhǔn)）、LP_EN=1（低功耗校準(zhǔn)）；
   4. 配置 JESD204C：設(shè)置 JMODE（如 0x08，12 位 64B/66B）、啟用 FEC（SHMODE=2），JESD_EN=1 啟動(dòng)接口；
   5. 同步 SYSREF：觸發(fā) SYSREF 信號(hào)，等待 ALIGNED（0x208 寄存器）置 1，確認(rèn)延遲鎖定。