8位1.0GSPS ADC芯片MXT2001原理與應(yīng)用

　　引言

　　高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)被廣泛運(yùn)用在高速測試設(shè)備，高速雷達(dá)，衛(wèi)星接收機(jī)，高速成像系統(tǒng)，高速存儲設(shè)備等領(lǐng)域，作為模擬信號與數(shù)字信號的接口發(fā)揮著重要的作用。目前，隨著我國信息化技術(shù)的不斷深入，主流的電子產(chǎn)品加速由MHz頻段向GHz頻段推進(jìn)，迫切需要采樣率為1GSPS以上的高速采樣ADC，以滿足不斷提高的系統(tǒng)速度和實(shí)時(shí)采樣要求。但是，高速ADC是典型的高端混合信號電路，其研發(fā)和生產(chǎn)的難度較大，成為制約高速電子系統(tǒng)的瓶頸技術(shù)。基于這樣的背景，北京時(shí)代民芯科技有限公司研發(fā)了雙通道8位1GSPS通用型超高速ADC芯片，型號為MXT2001，為國內(nèi)首款8位1GSPS ADC產(chǎn)品，推動了國內(nèi)高速數(shù)據(jù)采集產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展。

　　芯片介紹

　　MXT2001是一款雙通道，低功耗，高性能的CMOS模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其采樣精度為8位，單通道采樣率高達(dá)1.25GSPS，采用單電源1.8V供電，典型功耗為1.58W。它采用高速模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及數(shù)字自校準(zhǔn)技術(shù)，保證器件的高速度和高動態(tài)特性。器件內(nèi)部集成串行SPI接口，支持用戶控制、改變電路參數(shù)，以優(yōu)化電路性能和滿足系統(tǒng)要求。

　　MXT2001具有雙通道結(jié)構(gòu)，每個(gè)通道的最大輸入帶寬(FPBW)高達(dá)1.6GHz;采用雙通道“雙沿采樣(DES)”模式時(shí)，典型采樣率為2.0GSPS，采樣速率最高可達(dá)2.5GSPS;采用LQFP144封裝，1.8V單電源供電;具有自校準(zhǔn)功能，實(shí)施上電自動校準(zhǔn)并支持用戶隨時(shí)啟用一鍵(CAL引腳)校準(zhǔn);可通過普通方式或擴(kuò)展方式對其進(jìn)行控制，可工作在SDR，DDR等多種模式下。在擴(kuò)展方式下，用戶可對芯片電路參數(shù)進(jìn)行修改，改變輸入范圍，采樣保持電路參數(shù)和進(jìn)行精度優(yōu)化等，以滿足系統(tǒng)應(yīng)用的要求。

　　MXT2001芯片性能卓越，典型情況下可提供7.0位以上的有效位數(shù)(ENOB)。為了方便用戶捕捉輸出數(shù)據(jù)，該芯片采用低壓差分電路(LVDS)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，兩通道輸出的二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)分別經(jīng)由1：2信號分離器(DEMUX)后，輸出為4路8位并行500Msps LVDS數(shù)據(jù)流，輸出數(shù)據(jù)率降低至只有采樣率的一半，方便后級電路的數(shù)據(jù)接收。在普通模式下，I/Q通道分別獲得1.0GSPS數(shù)據(jù)輸出速度，在雙沿采樣(DES)模式下，I/Q通道交錯(cuò)工作，可獲得典型2.0GSPS/高達(dá)2.5GSPS的采樣速率。

　　MXT2001的基本原理

　　芯片基本原理

　　MXT2001芯片的原理框圖如1所示，為全CMOS結(jié)構(gòu)的雙通道8位1.0GSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由兩路獨(dú)立的轉(zhuǎn)換通道(I/Q)組成，每通道均集成高性能寬帶采樣保持電路和模數(shù)信號預(yù)處理電路，信號電路的最大輸入帶寬(FPBW)為1.6GHz。I/Q通道的信號輸出為二進(jìn)制編碼，分別經(jīng)1：2信號分離器后，輸出4路8位500Msps的LVDS信號，方便接收存儲器的信號捕捉。I/Q通道共用時(shí)鐘及參考源，其中輸入時(shí)鐘為1GHz頻率，經(jīng)片上時(shí)鐘模塊移相后分別控制I/Q通道的時(shí)序。輸出LVDS信號共34對，除32對數(shù)據(jù)輸出外，還包括1對輸出同步時(shí)鐘(DCLK)和1對輸入范圍溢出指示信號(OR)。

　　MXT2001芯片集成了數(shù)字校準(zhǔn)電路，自動對電路參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)，保證動態(tài)精度有效性。芯片提供用戶編程接口，支持高級用戶對芯片配置的在線修改。

　　芯片封裝結(jié)構(gòu)

　　MXT2001芯片采用144腳LQFP封裝，如圖2所示。其管腳說明如下：