AD10242型双通道高速ADC及其应用

AD10242型电路是美国ADI公司推出的高速模/数转换器（ADC）。样速度高达每秒40MHz，最一种高速度、高性能、低功耗的12位双通道模/数转换器。采用%26;#177;5.0V电源供电，其输入信号既可以是双极性也可以是单极性。片内带有跟踪/保护放大器（T/H）、基准电源和输出缓冲器。芯片内的2个通道完全独立，均有各自的译码和模拟输入，每个通道均用激光修正增益和偏移匹配，可保证2通道间串扰优于80dB。该电路无疑是小体积、高速、高集成度嵌入式处理系统的理想选择。 1 AD10242内核介绍 AD10242中的每一个通道内均集成了3个单片器件AD9632、OP279、AD9042以及多个电阻器和去耦电容器。AD10242的内部结构如图1所示。其核心器件是AD9042，输入信号通过一个精度电阻分压器可在%26;#177;0.5V、%26;#177;1.0V、%26;#177;2.0V中进行选择，采用电阻分压方式可保护给内部放大器AD9632提供0.4V输入电压。AD9632是提供给模/数转换器AD9042的直流耦合水平相移电路。该放大器配置为不可翻转模式，交流信号通过修正可为ADC提供一个不变的输入，其中心是AD9042的内部参考电压。AD10242可用于雷达信号处理、通信接收机、FILR信号处理、保密通信等信号处理的应用系统中。 图1 AD10242中的核心器件AD9042以AD公司的高速互补双极型处理技术为基础，采用一种改进型多路并行结构设计，在20MHz带宽上保证具有80dB的无失真动态范围，典型信噪比为68dB。AD9042模/数转换器采用二级转换模式，这种设计可保证在较低功率下满足12位精度，而不必采用激光修正的。它的1V（峰-峰值）单端模拟输入与2.4V的中点电压可构成单端输入差动输出放大器A1和两个输入信号。A1输出则可用于驱动第一个跟踪/保护放大器（TH1），编码输入的高电平状态可将TH1置于保持状态。TH1的保持信号用于产生6位的粗转换ADC值的输入，这6位精转换值数据又可驱动一个6位DAC，而这6位粗转换又可在TH3的输入端被TH2输入的模拟值相减以产生一个剩余差信号，剩余差信号在下一个时钟周期再通过保持放大器（TH3）又被差值放大器A2放大，然后由7位精转换ADC转换以产生7位数据代码，其中一位代码重叠用于调整前面6位ADC产生。将6位精转换代码与7位精转换代码在数字纠错逻辑中合并并加以校正，即可产生输出代码（12位并行数据），同时以与CMOS兼容的模式用二进制补码输出。 2 AD10242的引脚功能 3 AD10242的应用 3.1 AD10242的信号输入 AD10242的模拟输入可以设计为直流耦合双极性输入（%26;#177;0.5V,%26;#177;1.0V,%26;#177;2.0V），也可通过外接电阻器配置为单极性输入。在UPOS和UCOM间连接一个2.43kΩ的可变电阻器（可用于偏移校准），可实现1V，2V，4V的正极输入，在UNEG和UCOM间连接一个2.43kΩ的可变电阻器可实现-1V，-2V，-4V的负极输入。 3.2 AD10242的编码信号输入 AD10242在逻辑接口与TTL和CMOS逻辑兼容，依靠编码信号ENCODE的节拍可在其上升沿采集数据，其中驱动ENCODE引脚的信号源必须是干净、无振荡的，因为振荡的信号源会降低SNR指标，其时序如图2所示。 AD10242的编码信号输入端可与微分输入级相接。当接不接ENCODE或其他输入信号时，输入级偏置电压为1.6V。而对于TTL或CMOS应用，其代码信号源应接到ENCODE。ENCODE可通过一低值电感器或高频片状电容器接地。 3.3 电源 由于AD10242采用模拟%26;#177;5V电源与数字%26;#177;5V电源，所以设计时最好把它们分开馈电，因为快速的数字振荡可能将转换噪声耦合回模拟电源中。每个电源引脚都要接10μF的钽电容器和0.01μF的片状态电容来对每组电源去耦，去耦元件应尽可能地靠近A/D转换器处。模拟电源去耦要先接到模拟地线点，数字电源去耦要先接到数字地线点。模拟地和数字地间的相互联系只能发生在电源公共端。 4 与DSP的硬件接口 实时信号处理系统的基本模拟一般采用“ADC+CPU（DSP、ARM等）+DAC”结构，设计是一般首先通过ADC子系统将其转换为数字信号，然后用CPU子系统对数字信号进行处理，接着通过D/A转换器子系统把处理后的数字信号重新转化为模拟信号。该系统就是一个传统的基于DSP实现的实时信号处理系统，此系统选用AD10242作为ADC采集模块，可保证系统的10位精度、28MHz采样速度、2路并行采集和%26;#177;2.0V模拟输入等要求。由于DSP选用的是TI公司的TMS320C6701型高性能浮点处理器，其内核电压为1.8V，周边I/O电压为3.3V，因此，必须在ADC后加驱动电路。本设计选用的是SN74LVC164245型驱动器。 图3所示是AD10242与DSP进行接口连接的电路图。