12位高速ADC存储电路设计与实现

　　1 AD9225的结构

　　AD9225是ADI公司生产的单片、单电源供电、12位精度、25Msps高速模数转换器,片内集成高性能的采样保持放大器和参考电压源。AD9225采用带有误差校正逻辑的四级差分流水结构,以保证在25Msps采样率下获得精确的12位数据。除了最后一级,每一级都有一个低分辨率的闪速A/D与一个残差放大器(MDAC)相连。此放大器用来放大重建DAC的输出和下一级闪速A/D的输入差,每一级的最后一位作为冗余位,以校验数字误差,其结构如图1所示。

图1 AD9225结构图

　　2 AD9225的输入和输出

　　(1) 时钟输入

　　AD9225采用单一的时钟信号来控制内部所有的转换,A/D采样是在时钟的上升沿完成。在25Msps的转换速率下,采样时钟的占空比应保持在45%~55%之间;随着转换速率的降低,占空比也可以随之降低。在低电平期间,输入SHA处于采样状态;高电平期间,输入SHA处于保持状态。图2为其时序图。图2中：

图2 AD9225时序图

　　tch——高电平持续时间,最小值为18 ns;

　　tcl——低电平持续时间,最小值为18 ns;

　　tod——数据延迟时间,最小值为13 ns。

　　从时序图可以看出：转换器每个时钟周期(上升沿)捕获一个采样值,三个周期以后才可以输出转换结果。这是由于AD9225采用的四级流水结构,虽然可以获得较高的分辨率,但却是以牺牲流水延迟为代价的。

　　(2) 模拟输入AD9225的模拟输入引脚是VINA、VINB,其绝对输入电压范围由电源电压决定：

　　其中, AVSS正常情况下为0 V,AVDD正常情况下为+5 V。

　　AD9225有高度灵活的输入结构,可以方便地和单端或差分输入信号进行连接。采用单端输入时,VINA可通过直流或交流方式与输入信号耦合,VINB要偏置到合适的电压;采用差分输入时,VINA和VINB要由输入信号同时驱动。

　　(3) 数字输出

　　AD9225 采用直接二进制码输出12位的转换数据,并有一位溢出指示位(OTR),连同最高有效位可以用来确定数据是否溢出。图3为溢出和正常状态的逻辑判断图。

图3 溢出和正常状态的逻辑判断图

　　3 AD9225参考电压和量程的选用

　　参考电压VREF决定了AD9225的量程,即

　　满刻度量程= 2×VREF

　　VREF的值由SENSE引脚确定。如果SENSE与AVSS 相连,VREF是2.0 V,量程是0~4 V;如果SENSE与VREF直接相连, VREF是1.0 V,量程是0~2 V;如果SENSE与VREF通过电阻网络相连,则VREF可以是1.0~2.0 V之间的任意值,量程是0~2VREF;如果SENSE与AVDD 相连,表示禁用内部参考源,即VREF由外部参考电压源驱动。内部电路用到的参考电压是出现在CAPT和CAPB端。表1是参考电压和输入量程的总结。