高速雙通道采樣芯片AT84AD001B及其應用
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1 AT84AD001B的特點
AT84AD001B是一種Flash型ADC，其采樣速率最高可達1GSPS，在交錯模式下最高可達2GSPS。該芯片的主要特點有：支持單路或MUX1：2模式輸出。輸入信號為峰峰值小于或等于500 mV的差分信號：輸出數字信號為LVDS電平方式，且可以通過三線串口配置為二進制式或格雷碼式：輸人時鐘可以為單端或差分PECL／LVDS方式，串聯匹配電阻為50歐姆；需要提供的電源有3.3 V模擬電源，3.3 V數字電源，及2.25V的輸出驅動電源：封裝形式為LQFP144。滿功率輸入帶寬為1.5 GHz(-3 dB)；有很高的信噪比，在1GSPS時誤碼率僅為10-13；支持三線串口，可對工作方式進行配置。相比于其他ADC芯片，AT84AD001B的功耗更低。每一通道的功耗為0.7W，在休眠模式下功耗可低至120 mW。
2 Flash型ADC的工作原理
AT84AD001B采用Flash型ADC結構。其內部電路結構框圖如圖1所示。
由于Flash ADC只需一次轉換即可得出數據，且比較器是同時工作的，因此模數轉換的速度取決于一級比較器的延遲時間以及編碼器和輔助電路中邏輯門的延遲時間，其速度極快。
Flash ADC由分壓電阻網絡、電壓比較器陣列、譯碼邏輯單元和輸出鎖存器組成。這一種Flash ADC采用大量的比較器和電阻，對于N位分辨率的Flash ADC，其轉換器包含2N個電阻和2N-1個電壓比較器。參考電壓VREF首先被分為2N階，即VREF／2N，2VREF／2N，3VREF／2N，……(2N-1)VREF／2N，接著將這2N階參考電壓分別加到這些電壓比較器的參考端，并將模擬輸入電壓加到所有電壓比較器的輸入端。然后由比較器對這兩端的電壓進行比較。將輸入端電壓高于參考電壓的比較器輸出為1，否則輸出為0。這2N-1個比較器的輸出連同0電勢輸出再經過譯碼邏輯便可獲得N位二進制數，最后經輸出鎖存器保存在輸出端。Flash ADC的采樣時序控制由采樣時鐘來完成。
3 AT84AD001B的內部結構
AT84AD001B中集成了兩路(I和Q)獨立的ADC轉換器，且具有8bit轉換精度，每個通道具有1GSPS的采樣率，在交錯模式下兩路ADC并行采樣可以達到2 GSPS的采樣率。AT84AD001B內部集成了1：1和1：2的數據多路分離器(DMUX)和LVDS輸出緩沖器，可以降低輸出數據率，也可以方便地與多種類型的高速FPGA直接相連，以實現高速率的數據緩存及處理。AT84AD001B內部還集成了時鐘選擇器，可以根據具體需要方便的選擇單路時鐘或雙路時鐘來控制采樣。AT84AD001B的內部結構如圖2所示。
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