12ビット・システムをアップグレードするSINAD 81.5dB、 SFDR 95dBの新14ビット800ksps ADC − デザインノート 159 Dave Thomas ､ Kevin R. Hoskins 高ダイナミックレンジADC 新製品の14ビット、800kspsのLTC ®1419は、12ビッ ト・コンバータのユーザにアップグレードの道を提供する ことにより、新世代の通信、スペクトル分析、計測機器、 データ収集アプリケーションの機能を向上します。周波数 支配のアプリケーションに対しては卓越した8 1 . 5 d B の SINAD（信号とノイズ＋歪み比） と95dBのSFDR（スプリア ス・フリー・ダイナミック・レンジ） を、そして時間支配の アプリケーションに対してはミッシング・コードのない優 れたDNLを提供します。 LTC1419の特長 ■ ■ ■ ■ ■ ■ 完全な14ビット800ksps ADC ±1LSBのDNL、±1.25LSBのINL（最大） 81.5dBのSINAD、95dBのSFDR 低消費電力：±5V電源で150mW ナップ/スリープ・パワーダウン・モード 小さな実装面積：28ピンSO、SSOP リング可能です。このADCは差動でドライブしないと十分 に動作しないコンバータとは異なり、 シングルエンド信号で も差動信号でも同様に良好に動作します。 スイッチト・キャパシタSARアーキテクチャにより、優れ たDCスペックと高安定性を実現しています。低ノイズで使 いやすく、±5 V 電源ではわずか1 5 0 m W の消費電力で 800kspsの変換レートを達成します。 このADCの柔軟性に富むパラレルI/Oは、 DSP、 マイクロプロ セッサ、 ASIC、 または専用ロジックに簡単に接続可能です。 変換 はDSPまたはマイクロプロセッサのコマンドにより、 あるいは 外部サンプル・クロック信号で開始できます。 出力ディスエー ブルを使用して、 出力を3ステートにすることができます。 信号アプリケーションでの10dBのダイナミック・レンジの 拡張 LTC1410の上位同系列品 新型のLTC1419は12ビットLTC1410の14ビット・バー ジョンで、 図1のブロック図に示す機能と近似のピン配置を 備えています。広帯域差動サンプル・ホールド(S/H)の帯域 幅は20MHzで、差動またははシングルエンド信号をサンプ LTC1410は市販されている最もクリーンな12ビットADCです が （SINAD 72dB、 SFDR 85dBは12ビットの理論値に近い） 、 LTC1419を使用すればさらに向上させることが可能です （図2 参照） 。 14ビット・デバイスはSINAD 81.5dB、 SFDR 95dBを達 、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。 0 fSAMPLE = 800kHz fIN = 100kHz SINAD = 81.5dB – 20 LTC1419 14-BIT CAPACITIVE DAC AMPLITUDE (dB) – 40 +AIN SAMPLE/ HOLD – AIN SAR COMP 14 OUTPUT 14 BUFFER 95dB SFDR 85dB SFDR (GOOD 12-BIT ADC) – 60 10dB EXTRA SFDR OF 14-BIT LTC1419 – 80 –100 VREF 2.5V 2k LOW DRIFT VOLTAGE REFERENCE –120 REFCOMP 4.1V CLOCK CONTROL LOGIC BUSY –140 0 50 100 150 200 250 300 350 400 FREQUENCY (kHz) DN159 F02 SHDN RD CONVST RD DN159 F01 図1. 広帯域入力信号をクリーンにサンプリングする高速 S/Hを備えたLTC1419 14ビット、800ksps ADC 07/97/159 図2. 最良の12ビット・デバイスよりスペクトル純度 が10dB良好なLTC1419。LTC1419の卓越した SINAD 81.5dBおよびSFDR 95dBを示すFFT 86 13 80 12 74 11 68 10 62 80 COMMON MODE REJECTION (dB) 14 ンプリングすれば、これらの要因をすべて大幅に低減でき ます。差動入力はCMRRが高い （図5） ので、LTC1419は結 果的に生じる同相ノイズを60dB以上除去し、クリーンな信 号を維持することができます。 SINAD (dB) EFFECTIVE BITS 成しています。 これによって、 通信およびスペクトル分析アプリ ケーションでのコンバータの小信号分解能が約10dB改善され ます。 このクリーンなサンプリング能力は広帯域入力に対して も維持されます。 図3にナイキスト周波数を超える入力に対す る有効ビット数とSINADを示します。 9 8 7 6 5 4 3 70 60 50 40 30 20 10 0 2 1k 10k 100k 1M 2M ANALOG INPUT FREQUENCY (Hz) 1k 100k 1M 10M 10k COMMON MODE INPUT FREQUENCY (Hz) DN159 F05 DN159 F03 図5. 10MHz以上の同相入力ノイズ周波数を除去する アナログ入力の同相除去性能 図3. 本質的にフラットなSINADとENOBにより、 ナイキスト までの周波数でのスペクトル純度を保証し、 2MHz入力サン プリング時でも12ビット性能を達成するするLTC1419 ノイズ除去差動入力 その他の特長 コンバータの分解能が向上しノイズ・フロアが低下するに したがって、除去しない場合には他のシステム・ノイズが 目立ってきます。LTC1419は差動入力によって、ノイズの 混入を阻止します。ノイズはグランド・バウンス、デジタ ル・ノイズ、および電磁結合、容量結合など多くの原因で 誘発されます （図4a参照） 。図4bのように、信号源を差動サ ■ + + AIN SINGLE-ENDED ADC 14 ■ ■ ■ DATA OUTPUT VIN VSIGNAL – VNOISE + ■ A GROUND NOISE + アップグレードをお勧めします + 14 VSIGNAL VIN AIN 両アナログ入力ともDC入力抵抗は非常に高く、容易に多 重化やAC結合が可能 独立した変換スタート入力ピンにより、サンプリングの タイミングを精密に制御可能。S/Hのアパーチャ遅延は 2ns以下、アパーチャ・ジッタは5ps RMS以下 変換直後に変換結果が得られ、データ待ち時間なし （パイ プライン遅延なし） 。シングル・ショットおよび反復測定 の両方に最適 ADCのナップおよびスリープ・パワーダウン・モードを 使用すれば、150mWの低消費電力をさらに低減可能。 ナップ・モードからの復帰は即時に、スリープ・モード からの復帰時間は数ms LTC1419は業界最小の高速14ビットコンバータで、 28ピン広型SSOPパッケージで提供 LTC1419 DATA OUTPUT – VNOISE + DN159 F04 B 図4. A）高分解能ADCシステムで、ADCの入力信号に混入 するグランド・ノイズや電磁結合などのノイズ源。B）高 周波でもこのノイズを除去可能なLTC1419の差動入力 新型の低コストLTC1419は、12ビット・コンバータを アップグレードするのに最適な14ビット高性能コンバータ です。優れたダイナミック性能を達成し、最高の12ビッ ト・デバイスと比較して、ダイナミック・レンジが10dB改 善されています。低消費電力と柔軟性を備え、各種の時間 支配および周波数支配アプリケーションに幅広く対応しま す。低コストおよび超小型であり、より高いADC性能を必 要とする用途に最適です。 お問い合わせは当社または下記代理店まで（50 音順） 東京エレクトロンデバイス株式会社 株式会社トーメンエレクトロニクス 株式会社マクニカ 〒 224-0045 横浜市都築区東方町 1 TEL(045)474-5114 FAX(045)474-5617 〒 108-0075 東京都港区港南 1-8-27 TEL(03)5462-9615 FAX(03)5462-9695 〒 226-0006 横浜市緑区白山 1-22-2 TEL(045)939-6104 FAX(045)939-6105 リニアテクノロジー株式会社 162-0814 東京都新宿区新小川町 1-14 NAO ビル 5F TEL(03)3267-7891 FAX(03)3267-8510 http://www.linear-tech.com 0499 4K • PRINTED IN JAPAN LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 1997