CBM94AD34-500

CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 产品应用 产品特点  无线、宽带通信  分辨率：12bit  接收器  采样率：500MSPS；  通信测试设备  SFDR > 65dB；  雷达和卫星子系统  可变输入范围 1.18Vp-p 到 1.6Vp-p  功率放大器的线性化  PIN 兼容 AD9434 系列 产品描述 CBM94AD34 是一款 12 位、单片采样模数转换器（ADC），专门为高性能、低功耗以及易于使用进行了优 化设计。它的转换速率能达到 500 MSPS，在宽带应用中有很好的动态性能表现。所有需要的功能都集成在片 内，其中包括了采样保持放大器(SHA)和片内基准电压源，以提供完整的信号转换解决方案。VREF 引脚可用于 改变内部基准电压或接受来自外部的参考电压（外部基准模式需通过 SPI 端口开启） 。 此款 ADC 需要 1.8 V 的模拟电源供电，以及一个差分时钟来保持出色的 ADC 整体性能。数字输出是兼容 LVDS（ANSI-644）的，数据格式为二进制补码、格雷码或偏移二进制。有数据输出时钟来确保相应的数据输 出具有正确的时序。 该 产 品 采 用 SiGe BiCMOS 工 艺 制 造 ， 56 引 线 塑 料 封 装 （ QFN56 ）， 可 有 效 替 代 美 国 ADI 公 司 的 AD9434BCPZ-500。 图1 功能框图 1 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 引脚排列 图2 引出端排列 引脚简述 引出端号 符号 名称 引出端号 符号 名称 1 D3- D3 差分输出，负端 29 PWDN 关断模式选择 2 D3+ D3 差分输出，正端 30 VCC 1.8V 模拟电源 3 D4- D4 差分输出，负端 31 VREF 基准电压输入/输出 4 D4+ D4 差分输出，正端 32 VCC 1.8V 模拟电源 5 D5- D5 差分输出，负端 33 VCC 1.8V 模拟电源 6 D5+ D5 差分输出，正端 34 VCC 1.8V 模拟电源 7 VDD 1.8V 数字电源 35 VIN+ 模拟差分输入正端 8 GNDD 数字地 36 VIN- 模拟差分输入负端 9 D6- D6 差分输出，负端 37 VCC 1.8V 模拟电源 10 D6+ D6 差分输出，正端 38 VCC 1.8V 模拟电源 11 D7- D7 差分输出，负端 39 VCC 1.8V 模拟电源 12 D7+ D7 差分输出，正端 40 CML 共模电压偏置输出 13 D8- D8 差分输出，负端 41 VCC 1.8V 模拟电源 14 D8+ D8 差分输出，正端 42 VCC 1.8V 模拟电源 15 D9- D9 差分输出，负端 43 VCC 1.8V 模拟电源 16 D9+ D9 差分输出，正端 44 CLK+ 时钟差分输入，正端 17 D10- D10 差分输出，负端 45 CLK- 时钟差分输入，负端 18 D10+ D10 差分输出，正端 46 VCC 1.8V 模拟电源 19 D11- D11 差分输出，负端 47 VDD 1.8V 数字电源 20 D11+ D11 差分输出，正端 48 GNDD 数字地 21 OR- 溢出判断位，负端 49 DCO- 数据时钟，负端 22 OR+ 溢出判断位，正端 50 DCO+ 数据时钟，正端 23 GNDD 数字地 51 D0- D0 差分输出，负端 2 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 24 VDD 25 SDIO 1.8V 数字电源 52 D0+ D0 差分输出，正端 SPI 数据输入/输出（串行模式） 53 D1- D1 差分输出，负端 54 D1+ D1 差分输出，正端 SPI 时钟（串行模式）/输出数据格式 26 SCLK/DFS 27 CSB SPI 片选（低电平有效） 55 D2- D2 差分输出，负端 28 NC 空 56 D2+ D2 差分输出，正端 选择（外部引脚模式） 注 1：封装底部的热沉焊盘为模拟地端 GNDA。 注 2：NC 端，正常使用时悬空。 推荐工作条件 绝对最大额定值  工作频率（fCLK）：≤500MHz  模拟电源电压（VCC）：2V  模拟电源电压（VCC）：1.75V~1.9V  数字电源电压（VDD）：2V  数字电源电压（VDD）：1.75V~1.9V  贮存温度（Tstg）：  模拟输入共模电压（VIC）：1.6V~1.8V  工作环境温度（TA）：-40℃~85℃  结温（TJ）： 175℃  输入信号幅度范围（峰峰值）（VIN(P-P)）≤1.5V  引线耐焊接温度（Th）（10s）：300℃ -65℃~150℃ 3 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 性能指标 条 特 性 符号 件 极 限 值 除另有规定外，VCC=1.8V，VDD=1.8V， GND=GNDD=0V，VIN(P-P)≤1.5V，-40℃≤TA≤ 最 小 最 大 单位 85℃。 分辨率 RES 12 ―― bits 失调误差 EO -5.0 5.0 mV 增益误差 EG -9 9 %FS 微分线性误差 EDL -1.5 1.5 LSB 积分线性误差 EL -4.5 4.5 LSB 内部参考电压 VREF 0.7 0.8 V 电源电流 a I ―― 500 mA VOD 200 500 mV VOS 1.0 1.45 V 功耗 PW ―― 900 mW 待机功耗 PSDB ―― 60 mW 休眠功耗 PPDN ―― 12 mW TA=25℃，fIN=30.3MHz 63 ―― dBFS TA=25℃，fIN=450.3MHz 61 ―― dBFS TA =-40℃、85℃，fIN=30.3MHz 58 ―― dBFS TA=25℃，fIN=30.3MHz 62 ―― dBFS TA=25℃，fIN=450.3MHz 60 ―― dBFS TA =-40℃、85℃，fIN=30.3MHz 57 ―― dBFS TA=25℃，fIN=30.3MHz 10.0 ―― bits TA=25℃，fIN=450.3MHz 9.5 ―― bits TA =-40℃、85℃，fIN=30.3MHz 9.2 ―― bits TA=25℃，fIN=30.3MHz 72 ―― dBFS TA=25℃，fIN=450.3MHz 66 ―― dBFS TA =-40℃、85℃，fIN=30.3MHz 65 ―― dBFS - 10 ns LVDS 差分输出电 压 LVDS 共模输出电 压 信噪比 信噪失真比 有效位 无杂散动态范围 数据延迟时间 a SNR SINAD ENOB SFDR fCLK=500MHz fCLK=500MHz fCLK=500MHz fCLK=500MHz tPD 电源电流为模拟电源电流（ICC）和数字电源电流（IDD）的总和。 4 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 典型特性曲线 1、DNL、INL 测试结果 测试条件： 采样率：fCLK=500MHz；输入信号频率 fIN=30.3MHz；测试结果：DNL： -0.51/+0.49 INL： -1.1/+1.1 LSB LSB DNL [LSB] DNL = +0.51 / -0.49 LSB, 0 missing codes (DNL=0.9) 1 0.5 0 -0.5 0 500 1000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 code Best-fit INL = +1.1 / -1.1 LSB 3500 4000 3500 4000 INL [LSB] 1 0 -1 图3 1500 2000 code 2500 3000 DNL、INL 测试结果 2、动态参数测试结果 测试条件： 采样率：fCLK=499.99970304MHz； 输入信号频率 fIN=30.28867830MHz； 测试结果： SFDR=79.23dBFS； HD2，3nd = 78.89dBFS； HD4nd = 81.48dBFS； SNR = 65.6dBFS； 5 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION FFT PLOT 0 SNR = 65.6025(dBFS) SINAD = 65.1034(dBFS) ENOB = 10.5217(Bits) HD23 = 78.8974(dBFS) SFDR =79.2367(dBFS) SFDR4 =81.4807(dBFS) THD =-73.8893(dB) Fund = -0.85738(dBFS) Vgain = -1.2429(%FS) Offset = -0.92691(mV) -10 -20 -30 AMPLITUDE (dB) -40 -50 -60 -70 2 -80 3 4 5 6 -90 -100 -110 -120 -130 -140 -150 0 50 100 150 200 ANALOG INPUT FREQUENCY (MHz) 图4 250 动态指标测试结果 3、SNR、SFDR 随采样频率变化曲线 图 5 SNR 随采样频率变化曲线 6 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 图 6 SFDR 随采样频率变化曲线 典型应用线路图 模拟输入电路 通过差分输入配置驱动 CBM94AD34 时，可实现芯片的最佳性能。在基带应用中，AD8138 差分驱 动器能够为 ADC 提供出色的性能和灵活的接口。AD8138 输出共模电压很容易设置到 AVDD/2+0.5 V， 且此驱动器可以配置为 Sallen-Key 滤波器拓扑电路结构，从而对输入信号进行带宽限制。 图 7 利用 AD8138 进行差分输入配置 7 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 当输入频率处于第二或更高奈奎斯特区域时，大多数放大器的噪声性能无法满足要求以达到 CBM94AD34 真正的 SNR 性能。对于频率在 70 MHz 到 100 MHz 的中频欠采样应用中这个现象尤为明 显。对于这类应用，建议使用的输入配置是差分双巴伦耦合。在选择变压器时，必需考虑其信号特性。大 多数射频变压器在工作频率低于几兆赫兹时产生饱和现象；信号功率过大也可导致内核磁芯饱和，从而引 起失真。 在任何配置中，并联电容值 C 均取决于输入频率和源阻抗，并且可能需要降低电容量或去掉该并联电 容。 图 8 差分变压器耦合配置 频率在第二奈奎斯特区域内的时候，除了使用变压器耦合输入外，还可以使用 AD8352 差分驱动器， 实例如图 9 所示。 图 9 利用 AD8352 进行差分输入配置 8 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 时钟输入电路 为了充分发挥芯片的性能，应利用一个差分信号作为 CBM94AD34 采样时钟输入端(CLK+和 CLK-) 的时钟信号。通常，应使用一个变压器或两个电容器将该信号交流耦合到 CLK+引脚和 CLK-引脚。CLK+ 和 CLK-引脚有约 0.9 V 的内部偏置，无需外部偏置。若时钟信号是直流耦合的，那么就要使共模电压保持 在 0.9 V 的范围内。 图 10 显示了一种为 CBM94AD34 提供时钟信号的首选方法。利用射频变压器，可将低抖动时钟源的 单端信号转换成差分信号。跨接在变压器次级上的背对背肖特基二极管可以将输入到 CBM94AD34 中的 时钟信号限制为约差分 0.8 V 峰峰值。这样，既可以保留信号的快速上升和下降时间，还可以防止时钟的 大电压摆幅馈通至 CBM94AD34 的其它部分，这一点对低抖动性能来说非常重要。 图 10 变压器耦合差分时钟配置 如果没有低抖动的时钟源，那么，另一种方法是对差分 PECL 信号进行交流耦合，并传输至采样时钟 输入引脚(如图 11 所示)。AD9510/AD9511/AD9512/AD9513/AD9514/AD9515 系列时钟驱动器具有 出色的抖动性能。 图 11 差分 PECL 采样时钟 9 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 图 12 差分 LVDS 采样时钟 在某些应用中，可以利用单端 CMOS 信号来驱动采样时钟输入。在此类应用中，CLK+引脚直接由 CMOS 门电路驱动，CLK-引脚则通过一个 0.1 F 电容旁路至地。用 1.8 V CMOS 信号驱动 CLK+时，要求 通过一个 0.1 F 电容与一个 39 k 电阻的并联偏置 CLK-引脚(见图 13)。 图 13 单端 1.8 V CMOS 输入时钟 数字输出 默认状态下，CBM94AD34 的差分输出数据格式符合 ANSI-644 LVDS 标准。数据格式可以通过 SPI 改成低功耗、较少信号选择、类似于 IEEE 1596.3 标准的格式。此 LVDS 标准能进一步减少芯片的功耗， 约 39mW。想要了解更多相关信息请参阅国外 AD9434BCPZRL7-500 存储器地址功能部分。LVDS 驱动 器的电流来自于片内，每个输出位的输出电流大小一般被设置为 3.5 mA。在 LVDS 接收机的输入端加上 100 Ω的终端电阻将产生 350 mV 的摆幅。CBM94AD34 的 LVDS 型输出数据格式有利于与定制的 ASIC 和 FPGA 中的 LVDS 接收器相连接，在噪声高的环境中能有很好的开关性能。建议将带有 100 Ω的终端电 阻的单一点对点网络拓扑结构放置在离接收器越近的地方越好。接收器的终端放置的过远或者糟糕的差分 布线将导致时序错误。建议走线长度不要超过 24 英寸，且差分输出走线要放在一起且长度相同。 10 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 输出码和模拟输入的关系表 输入 条件 偏移二进制模式， 二进制补码模式，D11 D11 到 D0 到 D0 OR± VIN+ − VIN− < −0.75 − 0.5 LSB 0000 0000 0000 1000 0000 0000 1 VIN+ − VIN− = −0.75 0000 0000 0000 1000 0000 0000 0 VIN+ − VIN− =0 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0 VIN+ − VIN− = 0.75 1111 1111 1111 0111 1111 1111 0 VIN+ − VIN− > 0.75 + 0.5 LSB 1111 1111 1111 0111 1111 1111 1 数据输出格式 输出数据的格式默认为偏移二进制。 本电路的典型应用线路如下图所示，详细的内容可以参见国外 AD9434BCPZ-500 的产品手册。 图 14 典型应用线路 11 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 注意事项 1.产品安装注意事项： 1. 要求应用对象电路板有一个完整干净的地。 2. 要求应用对象为多层布线板且内含独立的地层。 3. 要求应用对象电路板的数字地和模拟地尽量分离，不要将数字线布于模拟线旁边或于 ADC 底下。 4. AVDD，DRVDD 和 VCM 要接高质量的陶瓷旁路电容，且旁路电容要尽量靠近管脚，连接管脚和旁 路电容的连线越短越宽越好。 2.产品使用注意事项： 1. 差分输入应尽量靠近且相互平行。 2. 输入连线应尽量短以最小化寄生电容和噪声引入。 3. 为了更好的散热并获得更好的电性能，芯片的底板应焊接到 PCB 板的一个大的地端，从而最大限度 发挥封装的热性能。 4. 很重要的是，芯片的地应该通过尽量多的渠道和足够多的面积与 PCB 板的地层相连。 3.产品防护注意事项： 1. 静电电荷很容易在人体和测试设备上累积，并可能在没有察觉的情况下放电。尽管本产品具有专用 ESD 保护电路，但在遇到高能量静电放电时，可能会发生永久性器件损坏。因此，建议采取适当的 ESD 防范措施，以避免器件性能下降或功能丧失。 2. 超出绝对最大额定值可能会导致器件永久性损坏。这只是额定最值，不表示在这些条件下或者在任何 其它超出本产品手册中所示的条件下，器件能够正常工作。长期在绝对最大额定值条件下工作会影响 器件的可靠性。 常见故障及处理办法 1. 无信号输出：检查电源电压、输入信号、时钟是否正确加载。 2. 出现溢出信号：检查基准是否正常工作，输入信号幅度是否正确。 3. 器件工作不稳定：检查电源，保证电源电压稳定。 12 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 产品外形图 图 15 尺寸符号 外形图 数值 最小 公称 最大 A 0.70 0.75 0.80 b 0.18 0.25 D 7.90 e 尺寸符号 数值 最小 公称 最大 A1 — 0.02 0.05 0.30 c 0.18 0.20 0.25 8.00 8.10 D2 6.55 6.65 6.75 — 0.50 — Ne — 6.50 — Nd — 6.50 — E 7.90 8.00 8.10 E2 6.55 6.65 6.75 L 0.35 0.40 0.45 h 0.30 0.35 0.40 13 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 替代国外产品情况对照表 国内产品 国外产品 AD9434BCPZ-500 12bits 设计保证 内部参考电压 CBM94AD34-500 12bits 设计保证 -1LSB~1LSB（TA=25℃） -1.5 LSB ~1.5LSB（TA=-40℃、 85℃） -3LSB~3LSB（TA=25℃） -4.5 LSB ~4.5LSB（TA=-40℃、 85℃） 0.7V~0.8V 失调误差 -5.0mV~+5.0mV 增益误差 -9.0%FS~+9%FS 失调漂移 增益漂移 输入信号幅度范围 模拟输入共模电压 模拟差分输入电阻 模拟差分输入电容 模拟电源电压 数字电源电压 ≤56μV/℃ ≤0.1%/℃ ≤1.5V 1.6V~1.8V 设计保证 设计保证 1.75V~1.9V 1.75V~1.9V 电源电流 ≤500mA 功耗 ≤900 mW 待机功耗 休眠功耗 ≤60 mW ≤12mW ≥63dBFS(TA=25℃，fIN=30.3MHz) ≥61dBFS(TA=25℃， fIN=450.3MHz) ≥58dBFS (TA=-40℃、85℃，fIN=30.3MHz) ≥62dBFS(TA=25℃，fIN=30.3MHz) ≥60dBFS(TA=25℃， fIN=450.3MHz) ≥57dBFS (TA=-40℃、85℃，fIN=30.3MHz) 产品型号（规格） 分辨率 无失码 微分线性误差 积分线性误差 电 性 能 指 标 信噪比 信噪失真比 ±0.5LSB（TA=25℃） -0.95LSB~1LSB（-40℃≤TA≤85℃） ±0.6LSB（TA=25℃） -1.3LSB~1.3LSB （ -40 ℃ ≤ TA ≤ 85℃） 0.71V~0.78V ±0.25mV（TA=25℃） -3mV~1mV（-40℃≤TA≤85℃） 1%FS（TA=25℃） -5%FS~7%FS（-40℃≤TA≤85℃） 18μV/℃ 0.07%/℃ 1.18V~1.6V 1.7V 1kΩ 1.3pF（TA=25℃） 1.75V~1.9V 1.75V~1.9V ICC≤301 mA IDD≤114 mA（SDR 模式） IDD≤96mA（DDR 模式） ≤747mW（SDR 模式） ≤715mW（DDR 模式） ≤50 mW ≤7 mW 65.9 dBFS（TA=25℃， fIN=30.3MHz） 63.5 dBFS（TA=25℃， fIN=450.3MHz） 65.9 dBFS（TA=25℃， fIN=30.3MHz） 62.9 dBFS（TA=25℃， fIN=450.3MHz） 14 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION 有效位 无杂散动态范围 二、三阶谐波失真 四阶以上谐波失真 双音失调 电 性 能 指 标 模拟输入带宽 时钟输入逻辑模式 时钟内部共模偏置 时钟差分输入 高电平电压 时钟差分输入 低电平电压 时钟输入高电平电流 时钟输入低电平电流 时钟差分输入电阻 时钟输入电容 逻辑输入高电平电压 逻辑输入低电平电压 逻辑输入 高电平电流 (SDIO,CSB) 逻辑输入 低电平电流 ≥10.0 bits(TA=25℃， fIN=30.3MHz) ≥9.5 bits(TA=25℃， fIN=450.3MHz) ≥9.2bits (TA=-40℃、85℃，fIN=30.3MHz) ≥72dBFS(TA=25℃，fIN=30.3MHz) ≥66dBFS(TA=25℃， fIN=450.3MHz) ≥65dBFS (TA=-40℃、85℃，fIN=30.3MHz) ≤-72 dBFS(TA=25℃， fIN=30.3MHz) ≤ -66dBFS(TA=25 ℃ ， fIN=450.3MHz) ≤-65dBFS (TA=-40℃、85℃，fIN=30.3MHz) ≤-72 dBFS(TA=25℃， fIN=30.3MHz) ≤ -66dBFS(TA=25 ℃ ， fIN=450.3MHz) ≤-65dBFS (TA=-40℃、85℃，fIN=30.3MHz) ≤-72 dBFS (TA=25℃ fIN1=99.5MHz，fIN2=102.5MHz) 设计保证（800MHz） 设计保证 0.75V~0.95V 10.7 bits（TA=25℃， fIN=30.3MHz） 10.2 bits（TA=25℃， fIN=450.3MHz） 84 dBc（TA=25℃，fIN=30.3MHz） 68 dBc（TA=25℃， fIN=450.3MHz） -93 dBc（TA=25℃， fIN=30.3MHz） -69 dBc (TA=25℃， fIN=450.3MHz) -85 dBc (TA=25℃， fIN=30.3MHz) -78 dBc (TA=25℃， fIN=450.3MHz) -85 dBc (TA=25℃ fIN1=119.5MHz，fIN2=122.5MHz) 1GHz (TA=25℃) CMOS/LVDS/LVPECL 0.9V 0.2V~1.8V 0.2V~1.8V -1.8V~-0.2V -1.8V~-0.2V -30μA~+30μA -30μA~+30μA 设计保证 设计保证 ≥1.44V ≤0.36V -10μA~+10μA -10μA~+10μA 8 kΩ~12 kΩ 4pF ≥0.8×VDD（≥1.44V） ≤0.2×VDD（≤0.36V） ≤10μA 0μA ≥-100μA -60μA 15 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION (SDIO,CSB) 逻辑输入高电平电流 (SCLK,PDWN) 逻辑输入低电平电流 (SCLK,PDWN) 逻辑输入电容 LVDS 差分输出电压 LVDS 共模输出电压 输出格式 最大转换率 最小转换率 时钟高电平脉冲宽度 时钟低电平脉冲宽度 数据延迟时间 数据上升时间 数据下降时间 时钟延迟时间 数据对时钟歪斜 环 境 适 应 性 数据延迟 孔径延时 孔径抖动 工作温度 贮存温度 扫频振动 热冲击 机械冲击 质量等级 参考的国外公司及资料名称 封装形式和尺寸 ≤100μA 50μA ≥-10μA 0μA 设计保证 200mV~500mV 1V~1.45V 设计保证 ≥500MSPS ≤50MSPS 1ns~10ns 1ns~10ns ≤10ns ≤0.5ns（TA=25℃） ≤0.5ns（TA=25℃） ≤10ns 4pF (TA=25℃) 247mV~454mV 1.125V~1.375V 补码，格雷码，偏移二进制码 ≥500MSPS ≤50MSPS 0.9ns~11ns 0.9ns~11ns 3.55ns 0.15ns (TA=25℃) 0.15ns (TA=25℃) 3.3ns 0.05ns~0.7ns（SDR 模式） 0.15ns~0.38ns（SDR 模式） -0.39ns~0.39ns（DDR 模） 设计保证 设计保证 设计保证 -40℃~85℃ -65℃~150℃ GJB548 方法 2007 试验条件 A GJB548 方法 1011 试验条件 B， 15 次循环 GJB548 方法 2002 试验条件 B GJB597B-2012 B 级控制 ADI 公司 AD9434 数据手册 CP-56-5 （8.1mm×8.1mm×1mm） -0.07ns~0.07ns（DDR 模式） 15Cycles 0.85ns (TA=25℃) 80fs rms (TA=25℃) -40℃~85℃ -65℃~150℃ —— —— —— 工业级 —— CP-56-5 （8.1mm×8.1mm×1mm） 16 www.corebai.com CBM94AD34 OPERATION INSTRUCTION PACKAGE/ORDERING INFORMATION PRODUCT ORDERING PAKEAGE TRANSPOT MARKING MEDIA,QUANTILY QFN-56 CBM94AD34 Tape and Reel,260 QFN-56 CBM94AD34 Tape and Reel,260 TEMPRANGE PACKAGE CBM94AD34-500 -40℃~85℃ CBM94AD34-370 -40℃~85℃ NUMBER CBM94AD34 17 www.corebai.com