TI最新1GSPS、12位ADC ADS5400的特点和应用

德州仪器（TI）近日推出了业界首款具备缓冲输入的12位1GSPS ADC。TI模拟器件业务拓展工程师王胜先生向媒体特别介绍了这款ADC的优点及典型应用。

王胜介绍说，因为在1GSPS的高采样速度下，提高精度非常困难，成本会很高。所以ADS5400是业内首款同时具备1GSPS采样率和12bit精度的ADC。这款ADC在信噪比、无杂散动态范围和信号造成的失真比这三个关键指标上都很出色。

在同类可比产品里，王胜称TI可以提供最高的信噪比。下图的横轴是数字信号频率，纵轴是SNR和SFDR。红色曲线代表无杂散动态范围，黑色曲线代表信噪比。可以看出，ADS5400的信噪比很平坦，无杂散动态范围越来越低，完全合乎理论值的。通常情况下，信噪比会随着输入信号频率增加而降低一些，但ADS5400基本上还是比较平坦的，只差了几个dB。无杂散动态范围指标在通信相关领域非常关键，因为这个指标决定信号动态的识别。



与现有产品相比，ADS5400不仅将12位ADC的信号带宽提升两位，而且还具备其他附加功能。首先，ADS5400具备可调增益。它内部设置了一个增益可调的范围，只要我们知道输入信号的幅度，就可以相应调整ADC采样功能。其次，ADS5400自身可调整失调。失调（offset）是放大器和ADC的一项最重要的指标。我们通常不关注offset，而只关注交流信号。然而，offset也会影响到ADC的性能，所以需要调整和抵消。最后，ADC还可以调整信号的相位。这三大调整功能会兼容客户很多硬件甚至软件的设计。

王胜介绍说，TI的很多开发套件是类似的，只不过评估板是针对不同的ADC，后端整个平台还是一样的。客户只要熟悉了TI的整个平台，大部分高速产品都可以在上面跑，可以得到性能上的认证。下图是TSW1200平台评估出来的ADS5400的性能指标。

下面的频谱图输入信号选择的是925MHz，这个频率也是比较通用的载波范围。可以看到，信噪比可以达到57个dB。有一个运算公式：信噪比减去1.76除以1.02就是它的有效位数。



ADS5400的无杂散动态范围是73dBc。这张图可以看出，上面是有信号的频谱谱线，所有的谐波、失真、杂散、噪音、干扰当然是它本身带来的。找一个最高点的话，信号和最高点之间的差就是无杂散动态范围。我们可以达到73个dBc。

通常情况下，ADS5400的采样率是1GSPS。这张图下边的横轴输入范围是2GSPS，直观理解有点和理论不相一致。实际上，输入信号频率要小于二分之一采样频率，这是第一尼奎斯特定律而已。根据第二尼奎斯特定律，带宽的概念和输入信号绝对频率没有必然的联系，而是采集信号的带宽。ADS5400的输入信号绝对值可以达到2.1GSPS。

应用实例：电子智能与干扰

电子智能与干扰实际这是数据采集的一种。在采集一些未知信号的时候，有时我们不太清楚采集的信号范围有多宽，只能尽量把所有频段敞开去接收，然后再进行处理。一个典型方式是多通道处理。比如我们想要扫描50M到1G赫兹范围，我们就每50M一个通道来接收数据，把所有的数据都接收过来，然后再想办法把它整合在一起。采用多通道是因为我们受限于ADC的采样率和精度。如果我们有1G采样率、12bit精度的话，我们就不必设置很多通道。采用ADS5400，我们可以在大信号里采集小信号，同时识别微弱信号和大信号。电子干扰的原理和接收类似。我们可以不管对方的频段在那里，而只以宽频发出干扰信号的话。要做到大频率范围干扰，我们要么以窄带多通道的方式去发射，要么把自己的发射机频带做得很宽。ADS5400同样可以简化设计。



ADS5400系列向中国市场销售会受到美国政府的出口限制。TI有很正规的渠道去排除这些障碍，和客户一起按美国政府要求的流程来进行。