LTC1417是一款新型多功能14位ADC，采样速度高达400ksps，单5V电源功耗仅为20mW。LTC1417的设计适应性强，易于使用，在各种应用中只需要很少或不需要支持电路。这款新设备的一些主要功能包括:

• 400年过度增殖吞吐量

• 82dB SINAD和-95dB THD在奈奎斯特

• 低power-20mW

• 单个5V或±5V电源

• 1.25LSB INL max和1LSB DNL max

• 差动输入

• 串行数据输出

• NAP和SLEEP电源关闭模式

• 小封装- 16针SSOP

高性能低功耗

图1显示了LTC1417的框图。该器件包括高性能差分采样保持电路，超高效连续逼近ADC，片上参考和串行数字接口，可轻松连接微处理器，fifo或dsp。LTC1417是工厂校准的，因此不需要冗长的校准周期来实现14位性能。直流规格包括1LSB(最大)差分线性误差(无遗漏代码)和±1.25LSB最大积分线性误差，均保证温度。典型的INL和DNL曲线如图2a和2b所示。ADC的增益由片上10ppm/°C基准控制，如果需要，可以使用外部基准轻松超速驱动。

对于交流应用，LTC1417的动态性能非常出色。极低失真差分采样保持具有典型的10MHz全功率带宽。在200kHz奈奎斯特频率下，无杂散动态范围通常为95dB。该部件的低噪声和低失真实现了82dB的信噪比(SNR)，从直流到远超过奈奎斯特。图3显示了典型的SINAD和ENOB与输入频率的关系。从图4的FFT可以看出，典型的THD由二次谐波和三次谐波组成;高次谐波在噪声底之下。图5显示了第二和第三次谐波失真与输入频率的关系。

LTC1417优越的交流和直流性能不需要很多功率。事实上，LTC1417是可用的最低功率14位adc之一，在400ksps时功耗仅为20mW(在低于125ksps的采样率下功耗为10mW)。由于采样率降低，两种关闭模式可以进一步降低功耗。本文稍后将对此进行更详细的描述。

高阻抗输入

LTC1417的高阻抗输入允许直接连接高阻抗源而不会引入误差。许多adc具有阻性输入或输入偏置电流，需要低源阻抗才能实现低误差。通常，具有开关电容输入的adc在高源阻抗或其差分输入之间的大源阻抗不平衡驱动时表现出较大的偏移移位。LTC1417独特的采样保持电路具有低电容，高电阻(10毫欧 ||14pF)开关电容输入，其偏移位移仅为4.5LSB，源阻抗在0欧姆和1毫欧之间不平衡(见图6a)。(如果+A(IN)和-A (IN)见相等的源阻抗，则没有移位。)将ADC直接连接到高阻抗源，避免了缓冲电路可能引入的额外噪声和偏移误差。直接将ADC连接到高源阻抗的唯一缺点是增加了采集时间。然而，由于LTC1417的低输入电容(14pF)， ADC可以在源阻抗高达2k欧姆的情况下实现全速工作。在3k欧姆上面，采样率必须降低，如图6b所示。

具有宽带CMRR的差分输入

LTC1417差分输入的另一个优点是出色的共模抑制，这消除了对大多数输入调节电路的需要。运算放大器和仪表放大器通常用于抑制来自EMI、交流电源和开关噪声的共模噪声。虽然这些电路在低频时表现良好，但在高频时抑制性能却大大下降。图7显示了LTC1417的CMRR如何随着频率的增加而保持强劲。

单或双电源操作

单电源adc在双电源系统中使用可能很麻烦。具有零电压共模的信号必须转移到ADC的共模电压。转换共模可以通过交流耦合完成，但直流信息丢失。或者，可以使用运放电平移位器，但这会增加电路的复杂性和额外的误差。LTC1417克服了这些限制，因为它可以使用单电源或双电源，这使得输入信号在两种情况下都可以直接耦合。单电源时，V(SS) = 0V, ADC工作在单极模式，输入范围为0V至4.096V。ADC配备了自动检测V(SS)引脚上是否存在-5V的电路。使用-5V电源时，ADC工作在双极模式下，对于+ a (in)相对于-A (in)，满量程变为±2.048V。

芯片上的参考

LTC1417的片上参考电压为标准2.5V，可在V(REF)输出(引脚3)上使用。内部放大器将参考电压的2.5V增加到4.096V，设置ADC的满量程。REFCOMP输出(引脚4)上提供4.096V输出，可作为其他外部电路的参考。温度系数为10ppm/°C, V(REF)和REFCOMP都非常适合作为系统的主基准。然而，如果需要一个外部参考电路，它可以很容易地超速驱动任何一个参考输出。2.5V参考输出是阻性的(8k)，通过直接将外部参考连接到REF引脚，可以很容易地被任何具有低输出阻抗的参考过载。当REFCOMP(参考电压4.096V)输出过载时，将V(REF)引脚接地。这使REFCOMP放大器的输出驱动器失效，使其容易被过度驱动。

简单，通用串行接口

LTC1417的四模串行接口虽然简单，但并不牺牲灵活性。串行数据可以用最小硬件的内部移位时钟或用外部移位时钟进行同步。此外，数据可以在转换期间以最高吞吐率或转换后以最大抗扰度进行时钟输出。它最简单的模式只用三个引脚进行数据传输:一个数据输出引脚，一个串行时钟引脚和一个控制引脚。有了更多的连接，转换和输出数据可以以不同的速率进行计时，并针对给定的控制器或处理器和应用程序进行优化。

图8显示了主机处理器和LTC1417之间一个简单的基本4线连接。该接口由转换开始信号、串行移位时钟、串行数据和转换结束信号组成。转换是通过对LTC1417应用逻辑低电平开始的CONVST销。使用内部时钟完成转换。这个时钟位于CLKOUT引脚上，处理器使用它来锁存转换期间生成和读取的数据。的忙输出在转换开始时变为逻辑低电平，在转换期间保持低电平，对数据进行帧处理，并在转换结束时返回逻辑高电平。

图9显示了一个更复杂但更通用的界面。该配置使用LTC1417的内部时钟逐步完成转换，并使用外部提供的时钟在转换完成后检索数据。这种配置允许ADC完成转换并将数据存储在后台，之后处理器在准备好时进行断言理查德·道金斯并检索数据。

完美的电信:宽动态范围

凭借其低噪声和低失真，LTC1417在其整个奈奎斯特带宽上提供极宽的动态范围。这种优点对于诸如电信系统之类的应用程序是必不可少的。无杂散动态范围通常为95dB，只有在输入频率高于奈奎斯特时才开始下降。采样保持的超低5ps(RMS)抖动使SNR从DC到1MHz保持平稳，使该器件用于欠采样应用。

电信系统的另一个重要要求是低错误率。在任何ADC中，发生较大转换误差(大于满量程的1%)的概率都是有限的。在视频或闪光灯转换器中，这些大的错误被称为“闪光码”。在ISDN等电信系统中，大误差是一个问题，因为它们会导致数据传输错误。所有adc都有一个错误发生的速率，称为错误率。误差率取决于ADC的结构、设计和工艺。错误率差别很大，低至100亿分之一，高至100万分之一。电信系统通常要求错误率为十亿分之一或更低。

LTC1417设计的一个优点是错误率极低。错误率很低，由于错误之间的时间间隔，很难测量。为了使测量更加实用，误差率是在150℃的高温下测量的，因为误差率随着温度的升高而增加。即使在这么高的温度下，错误率也只有千分之一。在室温下的预测错误率是200万亿分之一，如果以完全转换速率运行，大约每158年出现一次错误率。

低功耗应用的理想选择

LTC1417特别适合要求低功耗和高速度的应用。正常工作功率很低，只有20mW。如果转换之间的时间间隔延长，功率可能会进一步降低。在ADC未转换的非活动期间，LTC1417可能会关闭。有两种电源关闭模式:NAP和SLEEP。

NAP模式关闭85%的电源，只留下基准电源和逻辑电源。LTC1417可以非常快速地从NAP模式唤醒;在短短500秒内，它可以准备好开始转换。在NAP模式下，所有数据输出控制都是有效的;在启动NAP模式之前的最后一次转换的数据可以在NAP模式期间读取。理查德·道金斯控制输出缓冲区的状态。NAP模式对于在长时间不活动后必须准备好立即获取数据的应用程序非常有用。

对于慢采样率，可以通过在转换之间自动调用NAP模式来节省电力。参考图10SHDN和CONVST销被驱动在一起。转换将从该信号的下降沿开始;转换完成后，ADC将自动关闭。在开始下一次转换之前，CONVST和SHDN引脚必须尽早调高，以允许500ns唤醒时间。功率随采样频率下降，直到接近参考电路的功率，在低于10kHz的频率下约为2mW。

当nap模式电流损耗过高或唤醒时间不重要时，使用SLEEP模式。在SLEEP模式下，所有偏置电流关断，基准关断，逻辑输出置于高阻抗状态。唯一剩余的电流是结漏电流，小于1µA。从SLEEP模式唤醒要慢得多，因为参考电路必须上电并稳定到0.01%才能达到完全精度。唤醒时间还取决于REFCOMP引脚上使用的补偿电容的值;使用推荐的10µF电容，唤醒时间为10ms。睡眠模式适用于长时间的非活动时间，即大于10ms的时间。

布局的考虑

与其他高分辨率、高速adc一样，LTC1417需要注意一些基本的布局细节。这些包括接地、旁路和引线电感。当LTC1417作为一个部件，由电源供电并通过其DGND和AGND引脚接地到接地面时，可以实现最佳性能。数字接地平面和数字接地平面应该只连接在两个地方中的一个，LTC1417的DGND引脚或PCB的接地输入。在其他地方，接地面不应位于或接触数字接地面。为了保证最小的电感和最佳的性能，可以通过电源走线或为LTC1417提供5V或±5V电源的电源平面覆盖接地平面。图11显示了在需要时对运放的适当布局、旁路和连接的一些建议。

要从LTC1417获得最佳性能，需要记住一些要点。使用10µF(1µF为V(REF))表面贴装陶瓷电容器，具有最短和最宽的走线，以旁路电源，V(REF)和V(REFCOMP)引脚。最大的走线面积减少电感和最大的旁路电容性能。电源、基准和接地走线也应尽可能宽。

结论

新型LTC1417低功耗14位ADC可用于从工业仪表到电话等多种类型的应用。LTC1417的自适应输入和串行输出减少了对昂贵的支持电路的需求。这可以产生一个更小、成本更低的系统。