MS5510

瑞盟科技 ADC 8 比特高速模数（ADC ADC）转换器 MS5510 描述： MS5510 是 8 比特，20MSPS 模数转换器（ADCs）,同时使用一个半闪速结构。MS5510 在 5V 的电源电压下工作，其典型功耗只有 130mW，包括一个内部的采样保持电路，具有 高阻抗方式的并行输出口以及内部基准电阻。 与闪速转换器（flash converters）相比，半闪速结构减少了功耗和晶片尺寸。通过在 2 步过程（2-step process）中实现转换，可以大大减少比较器的数目。转换数据等待时间为 2.5 个时钟。 MS5510 有两种工作模式。模式一使用 3 个内部基准电阻连接 VDDA 可产生标准的 2V 满 度转换范围。为了实现此选项仅需外部跳线器。模式二通过内部电阻区产生标准的 4V 满度 转换范围。这减少了对外部基准或电阻器的需求。差分线性度在 25℃温度下为 0.5LSB，在 整个工作温度范围内的最大值是 0.75LSB。用差分增益 1%和差分相位为 0.7%可以规定动态 特性范围。 MS5510 的工作温度-45℃至 85℃。 应用范围 � � � � � 数字电视 多媒体图像处理 视频会议 高速数据转换 正交调制解调器 特点： � � � � � � � 模拟信号输入范围： -模式一…2V MAX -模式二…4V MAX 8 比特分辨率 积分线性误差 ±0.75 LSB（25℃） ±1 LSB（-20℃-75℃） 微分线性误差 ±0.5 LSB（25°C） ±0.75 LSB（-20℃-75℃） 最快转换频率 20MSPS 5V 单电源工作 低功耗 模式一…127.5mW 模式二…150mW 1 瑞盟科技 管脚定义 1．管脚图： OE 1 2 4 DGND DGND 2 2 3 RE FB D1(L S B ) 3 2 2 R EFBS D2 4 2 1 AGND D3 5 2 0 AGND D4 6 1 9 A N A L OG IN D5 7 1 8 VDDA D6 8 1 7 REFT D7 9 1 6 R E FTS D8(M S B ) 1 0 1 5 VDDA VDDD 1 1 1 4 VDDA CLK 1 2 1 3 VDDD 2．管脚说明 管脚名 编号 AGND 20，21 ANALOG IN 19 输入 模拟输入 CLK 12 输入 时钟输入 DGND 2,24 D1-D8 3-10 输出 数字数据输出。D1=LSB，D8=MSB OE 1 输入 输出使能， OE =0 时，数据输出， OE =1 时，输出高阻 VDDA 14,15,18 模拟电源电压 VDDD 11,13 数字电源电压 REFB 23 REFBS 22 REFT 17 REFTS 16 类型 描述 模拟地 数字地 输入 低基准电压输入 低基准电压。当使用模式一时内部电压分压器以产生额 定 2V 基准时，此端短路至 REFB 端。当使用模式二时， 此端接至地。 输入 高基准电压输入 高基准电压。当使用内部电压分压器以产生额定 2V 基 准时，此端短路至 REFT 端。当使用模式二时，此端接 VDDA 。 2 瑞盟科技 结构框图 参考电阻 分 离 OE REFB 270 Ω NOM REFT 低位编码器 （4bit ） 低位采样比较器 （4bit ) RE F BS 低位数据锁 存 器 80 Ω NOM AGND D1(L S B ) D2 D3 D4 AGND 低位采样比较器 （4bit ） 低位编码器 （4bit ） VDDA D5 320 Ω NOM 高位数据锁 存 器 RE F T S ANALOG IN 高位编码器 （4bit ） 高位采样比较器 （4bit ） CLK D6 D7 D8(M S B ) 时钟产生 输入//输出结构示意图 数字输入的等效电路 模拟输入的等效电路 VDDA 数字输出的等效电路 VDDD VDDD ANALOG IN D1-D8 O E, CLK AGND DGND DGND I/O 时序图 t w (L) t w (H) CL K (c loc k ) t d (s) ANAL OG IN (input signal ) D1–D8 (output data ) N+2 N+1 N N+4 N+3 N-3 N-2 N-1 t d (D) 3 N N+1 瑞盟科技 推荐的工作条件 单位 MIN NOM MAX VDDA -AGND 4.75 5 5.25 VDDD -AGND 4.75 5 5.25 AGND-DGND -100 0 100 mV 基准输入电压（顶） ，Vref（T） 模式二 VREFB+2 4 V 基准输入电压（底） ，Vref（B） 模式二 0 VREFT-4 V 模拟输入电压范围，VI（ANLG） VREFB VREFT V 高电平输入电压，VIH 4 电源电压 V V 低电平输入电压，VIL 1 V 脉冲宽度，时钟高电平，tW（H） 25 ns 脉冲宽度，时钟低电平，tW（L） 25 ns 电学特性 VDD=5V，VREFT=2.5V，VREFB=0.5V，f(CLK) =20MHz,TA=25ºC 时的电学特性（除特别说明外） 数字 I/O 参数 测试条件 MIN NOM MAX 单位 uA IIH 高电平输入电流 VDD=MAX，VIH=VDD 5 IIL 低电平输入电流 VDD=MAX，VIL=0 5 IOH 高电平输出电流 OE =GND，VDD=MIN， VOH=VDD IOL 低电平输出电流 - 0.5V OE =GND，VDD=MIN， VOL=0.4V mA -1.5 2.5 IOZH 高电平高阻态输 出漏电流 OE =VDD,VDD=MAX,VOH=VDD 16 IOZL 低电平高阻态输出 漏电流 OE =VDD,VDD=MIN,VOL=0 16 uA 功耗 参数 IDD 测试条件 电源电流 Iref 基准电压 电流 NOM MAX 单位 18 27 mA MIN f（CLK）=20MHz，NTSC 斜波输入 模式一 Vref=REFT-REFB=2V 5.2 7.5 10.5 mA 模式二 Vref=REFT-REFB=4V 10.4 15 21 mA 静态性能 参数 测试条件 MIN NOM MAX REFB 自生偏压（1） REFB 短接到 REFBS，REFT 短 接到 REFTS 0.57 0.61 0.65 1.9 2.02 2.15 REFT 自生偏压（3） REFB 接 AGND,REFT 接 REFTS 2.18 2.29 2.4 Rref 基准电压电阻 在 REFT 和 REFB 之间 190 270 350 REFT-REFB 自生偏压（2） 4 单 位 V 瑞盟科技 Ci 模拟输入电容 模式一 积分线性误差 （INL） VI（ANLG ）=1.5V+0.07Vrms 16 f（CLK）=20MHz， TA=25ºC VI=0.5V 到 2.5V ±0.4 pF ±0.7 5 ±1 TA=-20-75ºC 模式二 ±0. 4 f（CLK）=20MHz， TA=25ºC VI=0 到 4V ±0. 7 ±1 TA=-20-75ºC 模式一 差分线性误差 （DNL） 模式二 EZS 零点误差 EFS 满幅误差 ±0. 3 f（CLK）=20MHz， TA=25ºC VI=0.5V 到 2.5V ±0. 5 LSB ±0. 7 TA=-20-75ºC ±0. 3 f（CLK）=20MHz， TA=25ºC VI=0 到 4V ±0. 5 ±0. 7 TA=-20-75ºC 模式一 Vref=REFT-REFB=2V -18 -43 -68 mV 模式二 Vref=REFT-REFB=4V -36 -86 -136 mV 模式一 Vref=REFT-REFB=2V -20 0 20 mV 模式二 Vref=REFT-REFB=4V -40 0 40 mV 工作特性 工作条件 VDD=5V，VREFT=2.5V，VREFB=0.5V，f（CLK）=20MHz，TA=25ºC 时（除非特别说明 外） 参数 测试条件 fconv 最大 转换率 模式一 模式二 fI=1kHz 斜波 MIN NOM MAX VI（ANLG ）=0.5-2.5V 20 MSPS VI（ANLG ）=0-4V 20 MSPS BW 模拟输入带宽 At-1dB 14 td（D） 数字输出延迟 CL≤10pF 18 NTSC40 Institute of Radio Engineer (IRE)模型波，fconv=14.3MSPS 1% 差分增益 差分相位 单位 MHz 30 ns 0.7 degrees tAJ 采样抖动时间 30 ps td（s） 采样延迟时间 4 ns ten 使能时间， OE 下 降沿到输出有效数据 CL=10pF 5 tdis 失效时间， OE 上 升沿到输出高阻态 CL=10pF 7 输入 1MHz 无杂散动态范围 （SFDR） 输入 3MHz 输入 6MHz TA=25ºC 45 满度 43 TA=25ºC 45 满度 46 TA=25ºC 43 满度 42 5 ns ns dB 瑞盟科技 输入 10MHz SNR（Signal-to-noise ratio） TA=25ºC 39 满度 39 TA=25ºC 46 满度 44 6 dB 瑞盟科技 工作原理 功能说明 MS5510 是具有两个低位比较器块的半闪速（semiflash）ADC（每四位一个比较器）。 如图 3 所示，输入电压 VI(1)在 CLK1 的下降沿采样入高位比较器块和低位比较器块(A） ， S(I)。高位比较器块在 CLK2 上升沿确定高位数据 UD(1)，同时，低基准电压（lower reference voltage）产生与高位数据相对应的电压 RV(1)。低位比较器块(A)在 CLK3 上升沿确定低位 数据 LD(1)。VD(1)和 LD(1)在 CLK4 的上升沿组合在一起并输出为 OUT(1)。根据上面所述 的内部操作，输出数据滞后模拟输入电压采样点 2.5 个时钟。输入电压 VI(2)在 CLK2 下降 沿被采样，UD(2)在 CLK3 的上升沿最后确定，LD(2)在 CLK4 的上升沿被低位比较器块(B) 最后确定。OUT(2)在 CLK5 上升沿输出。 V I(1) V I(2) V I(3) V I(4) ANALOG IN (sampling points ) CLK1 CLK2 CLK 3 CLK4 CLK 5 CLK (c loc k ) Upper Comparators Block S(1) C(1) S(2) C(2) S(3) C(3) S(4) C(4) Upper Data U D (0) U D (1) U D (2) U D (3) Lower Reference Voltage R V (0) R V (1) R V (2) R V (3) Lower Comparators Block (A) S(1) H(1) Lower Data (B) D 1–D8 (data output ) S(3) H(3) L D (–1) Lower Data (A) Lower Comparators Block (B) C(1) H(0) C(0) L D (1) S(2) L D (–2) H(2) C(2) L D (0) O U T (–1) O U T (–2) 7 C(3) S(4) H(4) L D (2) O U T (0) O U T (1) 瑞盟科技 工作原理 内部基准 工作模式一 MS5510 具有三个内部电阻以便能产生内部基准电压。这些电阻连接到 VDDA，REFTS， REFT，REFB，REFBS 以及 AGND。 要使用内部产生的基准电压，应当如图 4 所示那样进行连接。这种连接提供用于额定数 字输出的标准视频 2V 基准。 VDDA (analog supply ) 5510 18 RE FT S R1 320 Ω N O M 16 17 RE FT RE FB Rref 270 Ω N O M 23 22 RE FBS AGND R2 80 Ω N O M 21 工作模式二 模拟输入电压范围为 4V，REFT 接 4V 电压，REFB 接地，其它端口如图所示连接。 这种连接通过输入一个 0 到 4V 的 ANALOG IN 信号来提供数字输出。 VDDA (analog supply ) 18 16 RE FT S 5510 R1 320 Ω N O M 17 4 V RE FT RE FB 23 RE FBS 22 21 AGND 8 Rref 270 Ω N O M R2 80 Ω N O M 瑞盟科技 工作原理 功能表 输入信号电压 步骤 Vref(B) · · · · · · V ref(T) 255 · · 128 127 · · 0 数字输出编码 MSB 0 · · 0 1 · · 1 LSB 0 · · 1 0 · · 1 0 · · 1 0 · · 1 0 · · 1 0 · · 1 0 · · 1 0 · · 1 0 · · 1 0 · · 1 0 · · 1 0 · · 1 0 · · 1 0 · · 1 极限参数 电源电压，VDDA ，VDDD 7V 基准电压输入范围，VREFT，VREFB AGND 至 VDDA 模拟输入电压范围，VI（ANLG） AGND 至 VDDA 数字输入电压范围，VI（DGTL） DGND 至 VDDD 数字输出电压范围，VO（DGTL） DGND 至 VDDD 工作温度范围（自然通风），TA -45℃至 85 ℃ 储存温度范围，Tstg -55℃至 150℃ � 强度超出所列的极限参数可能导致器件的永久性损坏，这些仅是极限参数，并不意味着 在极限参数条件下或在任何其他超出推荐工作条件下所示参数的情况下器件能有效地 工作。 延长在极限参数条件下的工作时间会影响器件的可靠性。 应用资料 以下注记是应当与 MS5510 一起使用的设计推荐项。 � 为了减少系统噪声，外部模拟和数字电路应当实际上分离开来并尽可能屏蔽。 � 在整个评估和生产过程中应当使用射频 （RF）试验板或印制电路板 （PCB）技术。 用 于测试评估（bench evaluation）的试验板应当镀铜。 � 因为 AGND 和 DGND 在内部未连接，所以这些引脚需要在外部连接。采用试验板时， 这些地线应当通过具有良好电源旁路的单独引线连接。为了使拾取的噪声为最小，最好 把隔开的双铰线电缆（separate twisted-pair cabels）用于电源线。在印制电路板布局上应 用使用模拟和数字地平面。 � VDD 至 AGND 和 VDDD 至 DGND 应当分别用 1μF 电容器去耦，去耦电容应当尽可能靠 近它所影响的器件引脚处。对 0.01μF 电容，推荐使用陶瓷芯片电容器。对模拟和数字 地，为了确保无固态噪声（solid noise-free）的接地连接，试验时应当小心。 � VDD，AGND 以及 ANALOG IN 引脚应当与高频引脚 CLK 和 D0-D7 隔离开来。当可 能时，在印制电路板上 AGND 走线应当放在 ANALOG IN 走线的两侧以供屏蔽之用。 � 在测试与使用器件时，在感兴趣的频率范围内连接到模拟输入端的驱动源电阻应当 是 10Ω或更小的数值。 9 瑞盟科技 模式一应用 DVDD 5 V C1 2 5510 AVDD 5 V 13 V RE F ADJ FB3 14 C8 FB2 R5 V ide o Input C1 T P1 Q1 C7 JP 1 JP 2 C3 R4 15 16 17 18 C1 1 R1 VDDD C6 FB1 19 R2 C5 C2 –5 V 20 D3 C4 D2 JP 3 JP 4 21 22 T P3 C1 0 23 24 元件 说明 C1,C3-C4,C6-C12 0.1μf C2 10pf C5 47μf FB1,FB2,FB3,FB7 铁氧体磁环 Q1 2N3414 或等效器件 R1,R3 75Ω R2 500Ω R4 10KΩ R5 300Ω 10 C loc k 11 10 RE FT S D7 9 RE FT D6 VDDA D5 C9 R3 D1 VDDA 12 CLK V D D A D8 (M S B ) FB7 J1 VDDD C1 1 8 7 ANALOG IN D4 6 5 AGND D3 AGND D2 RE FBS D1 (L S B ) R E FB DGND DGND OE 4 3 2 1 O utput E nable 瑞盟科技 模式二应用 DVDD 5 V C4 5510 AVDD 5 V 13 V RE F ADJ FB3 14 C8 FB 2 R5 C7 FB 7 C1 V ideo Input C3 TP1 Q1 C9 C1 1 R4 R1 16 17 R3 D1 15 FB1 18 C6 12 VDDD CLK VDDA VDDD V D D A D8 (M S B ) RE F T S D7 REFT D6 VDDA D5 11 10 C1 1 9 8 7 19 R2 C loc k 6 ANALOG IN D4 C2 C5 20 21 –5 V 22 23 24 元件 说明 C1,C3-C4,C6-C11 0.1μf C2 10pf C5 47μf FB1,FB2,FB3,FB7 铁氧体磁环 Q1 2N3414 或等效器件 R1,R3 75Ω R2 500Ω R4 10KΩ R5 300Ω 11 5 AGND D3 AGND D2 R E F B S D1 (L S B ) REFB DGND DGND OE 4 3 2 1 O utput E nable 瑞盟科技 模式一应用 AVDD 5V 0.1 µ F 4.7 µ F+ 10 kΩ P O T 1 kΩ 1 kΩ 4.7 µ F 4 9 .9 Ω A V SS – 5 V 4.7 µ F + 0.1 µ F T H S3001 + - 681 Ω 681 Ω 4 9 .9 Ω 100 p F F B 1† FB3 + 4.7 µ F 0.1 µ F + 0.1 µ F + + 4.7 µ F 4.7 µ F 4.7 µ F 4.7 µ F + 0.1 µ F VDDD RE F T S V D D D REFT 0.1 µ F 4.7 µ F 5510 OE CL O CK ANALOG IN D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 VDDA VDDA VDDA 0.1 µ F + To Processor DVDD 5 V 0.1 µ F RE FBS REFB DGND DGND 0.1 µ F 4.7 µ F AGND AGND 模式二应用 AVDD 5V 4.7 µ F + 10 kΩ P O T 1 kΩ 0.1 µ F CL O CK 1 kΩ 4.7 µ F 4 9 .9 Ω A V SS –5 V 4.7 µ F A D 8001 0.1 µ F 681 Ω + - 4 9 .9 Ω 100 p F 681 Ω + F B 1† 4.7 µ F + FB3 0.1 µ F + 0.1 µ F + + 4.7 µ F 4.7 µ F 4.7 µ F 0.1 µ F 5510 CL O CK O E ANALOG IN D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 VDDA VDDA VDDA RE F T S REFT V ref 4 V 4.7 µ F 0.1 µ F RE FBS REFB AGND AGND 12 To Processor DVDD 5 V VDDD VDDD 0.1 µ F 0.1 µ F DGND DGND 4.7 µ F 瑞盟科技 13 瑞盟科技 封装外形图 14 瑞盟科技 Symbol Dimensions In Millimeters Dimensions In Inches M in M ax D 7.7 0 0 7.9 0 0 0.3 0 3 0.3 1 1 D1 3.4 0 0 4.3 0 0 3.6 0 0 0.1 3 4 0.1 3 8 E b 0.1 9 0 4.5 0 0 0.3 0 0 0.1 6 9 0.0 0 7 0.1 7 7 0.0 1 2 M in M ax c 0.0 9 0 0.2 0 0 0.0 0 4 0.0 0 8 E1 6.2 5 0 6.5 5 0 0.2 4 6 0.2 5 8 E2 2.7 0 0 2.9 0 0 0.1 0 6 0.1 2 2 A 1.1 0 0 0.0 4 3 A2 0.8 0 0 1.0 0 0 0.0 3 1 A1 0.0 2 0 0.1 5 0 0.0 0 1 0.6 5 (B S C ) e L 0.5 0 0 H Θ 0.0 0 6 0.0 2 6 (B S C ) 0.7 0 0 0.0 2 0.2 5 (T Y P) 1º 0.0 3 9 0.0 2 8 0.0 1 (T Y P) 7º 15 1º 7º