一种高速数据采集系统的设计方案

　　1. MAX101A高速数据采集器介绍

　　MAX101A闪电式模数转换器采用特殊的封装形式,内置1.2GHz带宽的采样/保持放大器,动态特性极好,转换速率可达500Msps。该电路中,采样/保持电路的设计是至关重要的,它采用MAXIM的接点隔离SH3处理工艺,制作在分离的硅片上,激光微调50Ω差分输入阻抗允许摆幅为±125mV的差分输入或±250mV的单端输入电压。采样时钟为高电平时,输入缓冲放大器驱动保持电容;采样时钟变低时,采样桥路关闭并保持有效模拟信号提供给量化器。采样/保持电路同样也对差分时钟信号作缓冲供给量化器。该转换器在250MHz时,能够提供的有效数据位是7.2bit。采样/保持器的-3db带宽大于1.2GHz。当输入600MHz信号,欠采样为500MHz时,仍能达到至少6.8bit的有效位。

　　MAX101A内置两个时间交叉存取的8bit量化器,每一个量化器由两级7bit电压交叉存取的闪电式结构组成,采用MAXIM的27GHz GST-2双极型制造工艺制成,每级带有通过外部基准驱动的独立的基准电阻串。7bit电压交叉存取闪电式结构保证MAX101A具有非常低的误码率(低于10-8),因而可提供极低的谐波失真和卓越的交流线性度。调节bias引脚可改变两个交叉存取转换器的相关采样时间,以达到优化性能的目的。

　　MAX101A的2个8bit、单端输出逻辑电平与ECL逻辑兼容,能够适应高速数据流,但多数存储装置则兼容于TTL逻辑。因此,当将RAM用于MAX101A时,需要一个ECL电平到TTL电平的转换装置,在数据存储之前将其转换成TTL逻辑电平。在高速模数转换器的设计中,正确的封装是获得高性能的必要条件, MAX101A采用84脚、多层陶瓷非密封封装,其带状结构可严格控制裸片之间、裸片与引脚之间的焊缝阻抗。若采用正确的冷却措施(C200ft/min),接点周围热阻(Q0A)为120C/W。

　　2. MAX101A EVKIT电路板布局与电源设计

　　除动态性能参数外,使用高速A/D转换器时还要考虑成本、功耗、输入信号调节和正确的电路布局。MAX101A评估板(见图1)为高速模数转换器的设计提供了一个极好的电路板布局实例。这个评估装置采用独特的多层电路板布局设计,包含用于评估闪电式转换器初始性能的高速模拟和数字电路,它有16位数据输出(2个8bit字)和时钟输出,数据速率达500Msps。电路板通过SMA连接器接入外部时钟源,经另外2个SMA连接器接收模拟输入(AIN+和AIN-)。每路模拟输入直接与A/D转换器连接,MAX101A内部有50Ω终端匹配阻抗。

　　MAX101A评估装置带有一个独立的50ΩECL下拉电阻终端板,通过3×32脚EURO卡连接器与主板相连,为ECL终端与转换器输出数据间提供了一个恰当的连接方式。这个终端板同时包括数据时钟输出和两排方形引脚,每排8个数据输出,用一个高速的逻辑分析仪能够观察A组或B组数据。