MXT2088 8 位双通道 100Msps 模数转换器 1、特点 双 通 道 8bit， 100M SP S ADC 低 功 耗 ， 在 100MS PS 下 ， 单 通 道 功 耗 为 90 mW 片内的基准和采样保持电路 每 个 通 道 有 475MHz 的 模 拟 带 宽 SNR=47 dB@41MHz 每 个 通 道 有 1Vp- p 的 模 拟 输 入 范 围 单 电 源 电 压 ， 标 准 为 3V， 可 以 接 受 2.7 V~3.6 V 每个通道可单独工作 2 的补码和偏移 2 进制输出 输出数据对齐模式 2、产品概述 MXT2088 是一款双通道 8 位数据转换器它拥有片内的采样保持电路，并进行了设计优化，使其成本更低，功耗 更低，尺寸更小并且更易于使用。这款产品在 100MSPS 的转换速率下，在其整个输入范围内拥有优秀的动态性能。 每个通道都可以独立的工作。这款 ADC 需要 1 个 3V 的电源（可以接受 2.7V~3.6V 的电压范围）和一个基准时钟。 对大部分应用来说，这款 ADC 并不需要外在的基准或者驱动电路。它的数字输出分为两种模式 TTL/CMOS，一个 单独的输出电源管脚来提供两种输出电平 3.3V 或者 2.5V。时钟输入是 TTL/CMOS 兼容的，8bit 的数字输出可以工 作在 3V（2.5V~3.6V）的电源电压。用户功能选项可以对待机模式，数据格式，数据时序进行控制。在待机模式下， 数字输出置为高阻态。MXT2088 是用先进的 CMOS 工艺实现，封装形式为 48 管脚的 LQFP 封装（7*7mm，1.4mm）， 可以工作在工业温度范围内（-40 oC ~ +85 oC）。 VDD MXT2088 时钟 8 AINA 跟随/保持 AINB ADC 输出寄存器 ENCA 8 D7A-D0A SELECT #1 REFINA SELECT #2 基准源 REFout 8 BINA 跟随/保持 BINB ENCB ADC 输出寄存器 REFINB 8 DATA FORMAT SELECT D7B-D0B 时钟 VD GND VDD 图 1 MXT2088 结构示意图 泉州瑞丰 第 1 页 MXT2088 8 位双通道 100Msps 模数转换器 3、特点和参数 如无特殊说明，表 1 中的特性参数值均在以下条件下测得：VDD = VD = 3V，差分输入；除非有特殊说明，否 则全为内部基准。全温度范围为工业级的-40 oC ~ +85 oC 。 表 1 器件特性参数 参数 温度 100MSPS 80MSPS 最小 典型 最大 精度 最小 典型 最大 8 单位 40MSPS 最小 典型 最大 8 8 Bits 直流特性 微分非线性 25oC ±0.6 全 积分非线性 25oC 25℃ 增益误差 25℃ 25oC ±0.6 +1.3 ±0.6 +1.3 LSB +1.5 +1.5 +1.5 LSB +1 LSB +1.5 LSB ±0.6 全 无失码 +1.3 +1 ±0.6 +1.5 ±2.5 -8 ±0.6 +1.5 Guaranteed -6 +1 Guaranteed +6 -6 +8 ±2.5 -8 Guaranteed +6 +8 -6 ±2.5 -8 +6 %FS +8 %FS 增益温度系数 1 全 80 80 80 ppm/ oC 增益匹配 25oC ±1.5 ±1.5 ±1.5 %Fs 电压匹配 25oC ±15 ±15 ±15 mV 输入电压范围 25oC ±500 ±500 ±500 mVp-p 共模输入范围 25oC ±200 ±200 ±200 mV 输入失调电压 25oC -35 ±10 +35 -35 ±10 +35 -35 ±10 +35 mV 全 ±40 ±40 ±40 mV 模拟输入 基准电压 全 基准温度系数 全 输入电阻 25oC 7 全 5 1.14 1.18 1.22 1.14 1.18 1.22 ±100 10 1.14 1.18 1.22 ±100 13 7 16 5 10 ppm/ oC ±100 13 7 16 5 10 V 13 kΩ 16 kΩ 输入电容 25oC 2 2 2 pF 模拟输入带宽 25oC 475 475 475 MHz 泉州瑞丰 第 2 页 MXT2088 8 位双通道 100Msps 模数转换器 转换特性 最大转换速率 25oC 最小转换速率 25oC 高电平脉宽 25oC 4.3 1000 5 1000 低电平脉宽 25oC 4.3 1000 5 1000 孔径延迟 25oC 0 孔径抖动 25oC 5 输出有效时间 2 25oC 输出传输延迟 2 25oC 100 80 40 1 MSPS 1 1 MSPS 8 1000 ns 8 1000 ns 0 0 ns 5 5 ps rms 3.0 3.0 3.0 ns 4.5 4.5 4.5 ns 数字输入 数字‘1’时电压 25oC 数字‘0’时电压 25oC 0.8 0.8 0.8 V 数字‘1’时电流 25oC ±1 ±1 ±1 uA 数字‘0’时电流 25oC ±1 ±1 ±1 uA 输入电容 25oC 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 V 2.0 pF 数字输出 3 数字‘1’时电压 25oC 数字‘0’时电压 25oC 0.05 0.05 0.05 功耗 4 25oC 180 218 171 218 156 218 待机功耗 4，5 25oC 6 11 6 11 6 11 mW 电源抑制比 25oC 8 20 8 20 8 20 mV/V 瞬态响应 25oC 2 2 2 ns 过载恢复时间 25oC 2 2 2 ns Fin=10.3MHz 25oC 47.5 47.5 dB Fin=26MHz 25oC 47.5 Fin=41MHz 25oC 2.45 2.45 2.45 V V 能耗 mW 动态特性 6 信噪比（SNR） 44 47 47.5 44 47 44 dB dB 泉州瑞丰 第 3 页 MXT2088 8 位双通道 100Msps 模数转换器 信噪失真比 （SINAD） Fin=10.3MHz 25oC 47 Fin=26MHz 25oC 47 Fin=41MHz 25oC 44 47 44 47 44 47 dB 47 dB 47 dB 有效位数 Fin=10.3MHz 25oC 7.5 Fin=26MHz 25oC 7.5 Fin=41MHz 25oC 7 7.5 7.0 7.0 7.5 Bits 7.5 Bits 7.5 7.5 Bits 70 2 次谐波失真 Fin=10.3MHz 25oC 70 Fin=26MHz 25oC 70 Fin=41MHz 25oC 55 55 55 70 dB 70 dB 70 70 dB 60 3 次谐波失真 Fin=10.3MHz 25oC 60 Fin=26MHz 25oC 60 Fin=41MHz 25oC 52 55 60 55 60 dB 60 dB 60 dB 双信道交调 （IMD） 25oC 60 60 60 dB Fin=10.3MHz 注释：(1) 增益误差和增益温度系数只是基于 ADC 的测试（用内部的 1.18V 基准电压）。 (2) tv 和 tpd 是通过测试从时钟输入为 1.5V 到数字输出为 10%或 90%的时间。测试期间，数字输出负载为小 于 10pF 的交流负载或者小于±40uA 的直流电流。 (3) 数字电源电流的测试是基于 3V 的电压，负载小于 10pF。 (4) 功耗的测试是在如下条件下：fs=100MSPS，模拟输入为-0.7dBFS，两个通道都工作。 (5) 待机功耗是在有时钟输入的情况下测试的。 (6) SNR/谐波的测试都是在-0.7dBFS 的模拟输入电压下进行的（相对于 1V 满幅输入范围）。 （在指定的工作条件下，所有的最小/最大值是有保证的。典型性能指标是在理论工作电压和 TA=25℃的条件 下测试得到的。） 泉州瑞丰 第 4 页 MXT2088 8 位双通道 100Msps 模数转换器 4、产品描述 时钟特性 SAMPLE N+1 SAMPLE N SAMPLE N+5 AINA,AINB SAMPLE N+2 SAMPLE N+3 SAMPLE N+4 tA tEH tEL 1/fs ECODEA,B tPD ty D7A-D0A DATA N-4 DATA N-3 DATA N-2 DATA N-2 DATA N-1 DATA N DATA N+1 DATA N-4 DATA N-3 DATA N-2 DATA N-2 DATA N-1 DATA N DATA N+1 D7B-D0B 图 2 正常工作模式，相同的时钟,（s1=1,s2=0），通道时序图 SAMPLE N+1 SAMPLE N SAMPLE N+5 AINA,AINB SAMPLE N+3 SAMPLE N+2 SAMPLE N+4 tA tEH tEL 1/fs ECODEA ty ECODEB tPD D7A-D0A DATA N-4 DATA N-2 DATA N-3 DATA N-2 DATA N DATA N-1 DATA N+1 D7B-D0B DATA N-4 DATA N-3 DATA N-2 DATA N-2 DATA N-1 DATA N DATA N+1 图 3 正常工作模式，两个时钟，（s1=1,s2=0）通道时序图 泉州瑞丰 第 5 页 MXT2088 8 位双通道 100Msps 模数转换器 SAMPLE N+1 SAMPLE N SAMPLE N+5 AINA,AINB SAMPLE N+2 SAMPLE N+3 SAMPLE N+4 tA tEH tEL 1/fs ECODEA ty ECODEB tPD D7A-D0A DATA N-4 DATA N-3 DATA N-2 DATA N-2 DATA N-1 DATA N DATA N+1 D7B-D0B DATA N-4 DATA N-3 DATA N-2 DATA N-2 DATA N-1 DATA N DATA N+1 图 4 数据对齐模式，两个时钟，（s1=1,s2=1）通道时序图 工作原理 MXT2088 是一款应用开关电容电路的每级一位的流水线结构。这些级提供了高五位的转换同时驱动了后面 3 位的 flash。每级都提供了足够的冗余位和误差校正来补偿比较器的精确度。输入缓冲器是差分的可接受多种输入模 式：交流，直流，差分转单端模式。输出级对齐数据，进行误差校正并把数据传输到输出驱动级。输出驱动级是有 一个独立的电源供电，可以提供合适的输出摆幅。两条通道之间的性能没有明显差异。 使用 MXT2088 使用 MXT2088 时必须有良好的高速设计经验。为了使性能最优，去耦电容必须放置的离芯片越近越好，减小 芯片管脚和电容（MXT2088 评估版采用 0603 表面贴电容）之间由于互联线以及通孔造成的电感。推荐放置 0.1uF 的电容在电源和地线上，用来进行高频滤波，1 个 10uF 的电容进行低频滤波。VREFIN 管脚也需要 0.1uF 的去耦电 容。推荐采用独立的电源层和公共的地层。数据输出线尽量短（<1 英寸），减小转换时引入的片上噪声。 时钟输入 任何一款高速 ADC 都对用户提供的采样时钟非常敏感。一个采样保持电路本质上是一个混合器。任何噪声， 失真或者抖动会和信号融合在一起然后被输出。因为上述原因，MXT2088 的时钟输入需要仔细的设计，用户需要仔 细考虑时钟源。时钟输入是 TTL 和 CMOS 兼容的。 泉州瑞丰 第 6 页 MXT2088 8 位双通道 100Msps 模数转换器 数据输出 为了实现低功耗，数据输出是 TTL/CMOS 兼容。在待机模式下，输出驱动级被置于高阻态。有一个数据输出格 式选项，这样就提供了 2 的补码（置高），偏移 2 进制格式（置低）。 模拟输入 MXT2088 的模拟输入端是一个差分 buffer。 为了得到最好的动态特性，Ain+和 Ain-端的阻抗最好一样。 MXT2088 的模拟输入级在设计时需要考虑输入过载对其造成的影响。一般的输入范围是 1Vp-p，中间电平为 VD*0.3。 电压基准 在芯片内部有一个稳定而且精准的 1.18V 基准电压。在正常工作模式下，可以将管脚 5，7 和 6 连在一起，这样 就可以使用内部的基准。MXT2088 的输入范围可以通过调整基准电压进行改变。当基准电压变化±5%时性能不会受 到影响。模拟输入范围会随着基准电压的变化而变化。 时序 MXT2088 可以提供 4 个流水级的数据延迟输出。数据输出在时钟上升沿的一个传输延迟后准备好。数据输出的 线的长度和负载应尽可能下，这样可以减小瞬变，这种瞬变会影响转换器的动态特性。MXT2088 的最小转换速率是 1MSPS。当转换速率低于 1MSPS 时，性能会降低。待机模式的恢复时间是 15 个时钟周期。 用户功能选项 有两个管脚 S1，S2 可以用来提供工作模式的选择。这些模式可以使两条通道都处于待机模式（除了基准源）， 或者只使 B 通道处于待机模式。两种模式都会使输出级以及时钟输入置于高阻态。 其它的模式可以使 B 通道的输出延迟半个周期。例如，如果给 MXT2088 加入两个反相的时钟，打开数据对齐 模式，可以使两个通道的数据同时输出。如果相同的时钟加入两个通道，通道 B 的数据会有 180 o 的相位差。如果 同样的时钟加入两个通道，数据对齐模式关闭，两个通道会同时输出。 表 2 用户功能选项 封装形式 S1 S2 0 0 A，B 通道都处于待机模式 0 1 只有 B 通道处于待机模式 1 0 正常工作模式（数据对齐关闭） 1 1 数据对齐模式(clock A 的上升沿 两个通道的数据都已准备好，通 道 B 的数据被延迟半个周期） 泉州瑞丰 第 7 页 MXT2088 8 位双通道 100Msps 模数转换器 管脚描述 D1A D0A 43 D2A 44 D3A 45 D5A 46 D4A VDD GND 47 D6A ENCA 48 D7A (MSB) VD MXT2088 采用 LQFP48 封装，管脚排列顺序如图 5 所示。 42 41 40 39 38 37 GND 1 36 NC AINA 2 35 NC AINB 3 34 GND DFS 4 33 VDD REFINA 5 32 GND REFOUT 6 31 VD REFINB 7 S1 PIN 1 MXT2088 27 GND 11 26 NC GND 12 25 NC 15 16 17 (MSB) D7B 14 GND 13 NC=NO CONNECT 18 19 20 21 22 23 24 D0B 10 BINB D1B BINA D2B VDD D3B 28 D5B 9 D4B S2 D6B GND VDD 29 VD VD 8 ENCB 30 图 5 MXT2088 管脚排列顺序 泉州瑞丰 第 8 页 MXT2088 8 位双通道 100Msps 模数转换器 MXT2088 详细功能描述见下表： 表 3 管脚描述 序数 管脚名称 管脚描述 GND 地 2 AINA 通道 A 的模拟输入 3 AINB 通道 A 的模拟输入 4 DFS 1,12,16,27,29 32,34,45 数据输出模式选择：（低电平表示偏移二进制码 高电平表示 2 的补码） 5 REFINA 通道 A 的基准电压 6 REFOUT 内部基准电压 7 REFINB 通道 B 的基准电压 8 S1 用户功能选项 9 S2 用户功能选项 10 BINB 通道 B 的模拟输入 11 BINA 通道 B 的模拟输入 13,30,31,48 VD 模拟部分的电源（3V） 14 ENCB 通道 B 的时钟输入 15,28,33,46 VDD 数字部分的电源（3V） 17-24 D7B-D0B 通道 B 的数字输出 25,26,35,36 NC 空管脚 37-44 D0A-D7A 通道 A 的数字输出 47 ENCA 通道 A 的时钟 泉州瑞丰 第 9 页 MXT2088 8 位双通道 100Msps 模数转换器 封装尺寸 器件采用 48 引线 LQFP 封装，外壳外形及尺寸如图 6 所示。 单位：英寸（毫米） 图 6 外壳外形及尺寸示意图 泉州瑞丰 第 10 页