采用CMOS工藝技術(shù)和創(chuàng)新電路技術(shù)，該ADS5263設(shè)計為能夠在低功耗下工作，并以4-Vpp全量量輸入實現(xiàn)極高的信噪比性能。采用低噪聲的16位前端級，接著14位ADC，該器件可提供85 dBFS最高10MHz的信噪比，最高可達(dá)30 MHz，且信噪比優(yōu)于80 dBFS。

ADS5263 具有 14 位低功耗模式，作為四通道 14 位 ADC 工作。 這 16位前端階段被關(guān)閉，該部件的功耗幾乎只有16位模式。14位模式支持2-Vpp的全量量輸入信號，典型的74 dBFS信噪比。ADS5263可以在兩種分辨率模式間動態(tài)切換。這使得系統(tǒng)能夠在高分辨率高功耗模式或低分辨率低功耗模式下使用同一部件。
*附件：ads5263.pdf

該設(shè)備還配備了一個數(shù)字處理模塊，集成了多種常用的數(shù)字功能，如數(shù)字增益（最高可達(dá)12 dB）。它包含一個數(shù)字濾波器模塊，該模塊具有內(nèi)置的減分濾波器（具有低通、高通和帶通特性）。 這 減壓率也可以編程（按2、按4或按8分組）。這使得它在窄帶應(yīng)用中非常有用，可以利用濾波器提升信噪比和敲振諧波，同時降低輸出數(shù)據(jù)率。

該設(shè)備包含一種平均模式，可以對兩個通道（甚至四個通道）進(jìn)行平均以提升信噪比。一個非常獨(dú)特的特性是可編程映射模塊，它允許輸入通道與LVDS輸出引腳之間的靈活映射。這有助于大大減少LVDS輸出路由的復(fù)雜性，并有可能通過減少PCB層數(shù)來實現(xiàn)更便宜的系統(tǒng)板。設(shè)備的規(guī)格范圍涵蓋工業(yè)溫度范圍–40°C到85°C。

特性

• 最大采樣率：100 MSPS
• 可編程器件解析
  • 四通道，16位，高信噪比模式
  • 四通道，14位，低功耗模式
• 16位高信噪比模式
  • 1.4 W 總功率，功率為100 MSPS
    • 355毫瓦 / 頻道
  • 4 Vpp 全尺寸輸入
  • 85 dBFS 信噪比在 f 處 在 = 3 MHz，100 MSPS
• 14位低功耗模式
  • 785毫瓦總功率，100 MSPS
    • 195 mW/頻道
  • 2-VPP 全量度輸入
  • 74-dBFS 信噪比，f值 在 = 10 MHz
  • 集成鉗（用于與
    CCD傳感器接口）
• 低頻噪聲抑制
• 數(shù)字處理模塊
  • 可編程FIR消極濾波器
  • 可編程數(shù)字增益：0 dB 至 12 dB
  • 2通道或4通道平均
• ADC輸入
  通道與LVDS輸出引腳之間的可編程映射——簡化了電路板
  設(shè)計
• 驗證
  FPGA/接收器數(shù)據(jù)捕獲的多種測試模式
• 串行LVDS輸出
• 內(nèi)部與外部參考
• 3.3伏模擬電源
• 1.8伏數(shù)字電源
• 在1個時鐘
  周期內(nèi)從6 dB過載中恢復(fù)
• 包：
  • 9毫米×9毫米64針QFN導(dǎo)彈
  • MRI
    系統(tǒng)的非磁性封裝選項
• CMOS技術(shù)

參數(shù)

方框圖

ADS5263 是德州儀器（TI）推出的一款四通道中高速 ADC，最高采樣率 100 MSPS，支持 16 位高 SNR 模式與 14 位低功耗模式動態(tài)切換，集成數(shù)字處理模塊與靈活 LVDS 接口，適用于醫(yī)療成像（MRI 光譜）、CCD 成像等對精度與功耗有雙重需求的場景。

一、芯片基礎(chǔ)信息與核心特性

1. 基礎(chǔ)規(guī)格

• 文檔與型號 ：文檔編號 SLAS760D，2011 年 5 月發(fā)布、2015 年 11 月修訂；提供非磁性封裝選項（-NM 后綴），適配 MRI 系統(tǒng)。
• 供電與溫度 ：模擬電源（AVDD）3.3V，數(shù)字電源（LVDD）1.8V，無電源上電順序要求；工作溫度 - 40°C 至 85°C，結(jié)溫最高 125°C，滿足工業(yè)級環(huán)境要求。
• 封裝與散熱 ：9mm×9mm 64 引腳 QFN 封裝，結(jié)到環(huán)境熱阻 20.6°C/W，結(jié)到底部外殼熱阻 0.4°C/W，底部裸露焊盤需焊接至 PCB 接地平面以優(yōu)化散熱。

2. 核心性能指標(biāo)

• 分辨率與精度 ：16 位模式無失碼，INL±5 LSB（典型）/±12 LSB（最大），DNL±0.1 LSB；14 位模式為低功耗簡化版本，線性度表現(xiàn)穩(wěn)定。
• 采樣與動態(tài)性能 ：最高采樣率 100 MSPS，16 位模式下 3MHz 輸入時 SNR 達(dá) 85 dBFS，SFDR 最高 89.7 dBc，ENOB 最高 12.8 Bits；14 位模式下 10MHz 輸入時 SNR 為 74 dBFS，總功耗僅 785 mW。
• 輸入與帶寬 ：16 位模式支持 4Vpp 滿量程輸入，14 位模式為 2Vpp；模擬輸入帶寬 700 MHz，支持差分輸入，輸入阻抗 2.5 kΩ（直流），適配中高頻信號采集。
• ESD 與可靠性 ：人體放電模型（HBM）±2000 V，靜電防護(hù)能力達(dá)標(biāo)；支持 6dB 過載恢復(fù)，恢復(fù)時間僅 1 個時鐘周期，穩(wěn)定性可靠。

二、關(guān)鍵功能模塊與工作原理

1. 核心功能模塊

• 雙模式架構(gòu)與數(shù)字處理模塊 ：
  • 支持 16 位高 SNR 模式（總功耗 1.4W，每通道 355 mW）與 14 位低功耗模式（總功耗 785 mW，每通道 195 mW），可動態(tài)切換。
  • 集成數(shù)字處理模塊，包括 0-12 dB 可編程數(shù)字增益、2/4/8 倍抽取 FIR 濾波器（低通 / 高通 / 帶通可選）、2/4 通道平均功能，可通過數(shù)字處理提升 SNR 最高 8.5 dB。
• 靈活接口與映射功能 ：
  • LVDS 輸出支持 1 線 / 2 線接口， serialization 系數(shù)可選 14×/16×/18×，適配不同數(shù)據(jù)率需求；支持通道數(shù)據(jù)與 LVDS 輸出引腳可編程映射，簡化 PCB 布線。
  • 支持內(nèi)部 / 外部參考模式，內(nèi)部參考提供 1.5V 共模電壓（VCM 引腳），外部參考可通過 VCM 引腳輸入 1.45V-1.55V 電壓，提升溫度穩(wěn)定性。
• 輔助功能 ：
  • 內(nèi)置 CCD 傳感器接口鉗位功能，支持低頻率噪聲抑制（LFNS），優(yōu)化直流至 1MHz 低頻段噪聲性能。
  • 提供多種測試圖案（斜坡、同步、去偏斜圖案），便于 FPGA / 接收器數(shù)據(jù)捕獲驗證。

2. 工作原理

• 采用電容開關(guān)差分采樣保持架構(gòu)，結(jié)合多級小分辨率轉(zhuǎn)換與數(shù)字校正邏輯，實現(xiàn)高線性度轉(zhuǎn)換；采樣由外部輸入時鐘上升沿觸發(fā)，數(shù)據(jù)經(jīng)過 16 個時鐘周期延遲后輸出。
• 模擬信號經(jīng)差分輸入緩沖后采樣，16 位模式下通過完整前端放大與轉(zhuǎn)換鏈路輸出，14 位模式下關(guān)閉部分前端電路以降低功耗；數(shù)字部分支持偏移二進(jìn)制 / 二進(jìn)制補(bǔ)碼輸出格式，可通過抽取濾波器降低輸出數(shù)據(jù)率。

三、應(yīng)用場景與設(shè)計建議

1. 典型應(yīng)用

• 醫(yī)療成像 ：MRI 光譜系統(tǒng)，依賴非磁性封裝與高 SNR 特性，避免成像偽影。
• CCD 成像 ：通過集成鉗位功能與低功耗模式，適配 CCD 傳感器信號采集，平衡精度與系統(tǒng)功耗。

2. 設(shè)計注意事項

• 電源與去耦 ：AVDD 與 LVDD 需獨(dú)立供電，每個電源引腳就近并聯(lián) 0.1μF 去耦電容，電源源頭可搭配 10μF、1μF 電容組合，降低電源噪聲。
• 輸入與時鐘設(shè)計 ：
  • 模擬輸入需差分驅(qū)動，共模電壓需匹配 1.5V（VCM 引腳輸出），高頻輸入（>50MHz）需優(yōu)化驅(qū)動電路，移除串聯(lián)電感避免帶寬限制。
  • 采樣時鐘支持差分（LVDS/LVPECL）或單端（LVCMOS）輸入，時鐘幅度 0.2Vpp-1.6Vpp，占空比 35%-65%，抖動需嚴(yán)格控制以保證動態(tài)性能。
• 布局與散熱 ：
  • 采用接地平面設(shè)計，模擬區(qū)域與數(shù)字區(qū)域嚴(yán)格分區(qū)，數(shù)字輸出走線避免與模擬輸入平行，減少串?dāng)_。
  • 底部裸露焊盤需通過過孔連接至 PCB 接地平面，大面積敷銅增強(qiáng)散熱，避免結(jié)溫超過 125°C 額定值。
• 校準(zhǔn)與配置 ：上電后需通過硬件復(fù)位或軟件復(fù)位初始化寄存器；模式切換（如 16 位 / 14 位、數(shù)字濾波器開關(guān)）后建議重新校準(zhǔn)，確保性能穩(wěn)定。

四、關(guān)鍵配置與操作要點(diǎn)

1. 核心功能配置

• 工作模式選擇 ：
  • 分辨率模式：通過寄存器（Addr:B3）選擇 16 位高 SNR 模式或 14 位低功耗模式，支持動態(tài)切換。
  • 數(shù)字處理配置：通過寄存器選擇數(shù)字增益（Addr:2A）、濾波器類型與抽取率（Addr:2E-31）、通道平均模式（Addr:2C），18 位數(shù)據(jù)輸出需啟用 18× serialization 模式（Addr:46）。
• 接口配置 ：
  • LVDS 輸出：通過寄存器（Addr:46）選擇 1 線 / 2 線模式與 serialization 系數(shù)，數(shù)據(jù)格式支持偏移二進(jìn)制或二進(jìn)制補(bǔ)碼。
  • 參考模式：通過 INT/EXT 引腳與寄存器（Addr:42、F0）選擇內(nèi)部 / 外部參考，外部參考需在 VCM 引腳輸入穩(wěn)定電壓。

2. 操作流程

• 復(fù)位與初始化 ：上電后需通過 RESET 引腳（硬件復(fù)位）或寄存器（Addr:0）執(zhí)行軟件復(fù)位，初始化所有寄存器至默認(rèn)值。
• 模式配置 ：根據(jù)應(yīng)用需求配置分辨率模式、數(shù)字處理模塊與 LVDS 接口參數(shù)，配置完成后等待 10μs（待機(jī)喚醒）或 60μs（全局掉電喚醒）使配置生效。
• 低功耗優(yōu)化 ：支持單通道獨(dú)立掉電（Addr:F）與全局掉電 / 待機(jī)模式，未使用通道掉電后可降低功耗，重新上電后需等待穩(wěn)定時間再啟動數(shù)據(jù)采集。