LTC2378－20：市场上的首款20位SAR ADC

在对性能的角逐中，2014年，凌力尔特公司（现为ADI公司的一部分）向客户推出了具有20位分辨率和真正线性度的第一款逐次逼近型ADC，将竞争对手打了个措手不及。LTC2378－20是一款出色的转换器，在接近MSPS的所有其他竞争产品中仍然保持着自己的优势。

LTC2378曾经的友敌，AD4020是ADI公司首款能以1．8 MSPS速率数字化10 V峰峰值差分信号的20位SAR ADC。它结合了低噪声、低功耗以及LTC2378的所有特性：动态压缩、钳位电路、电荷转移补偿，支持使用低功耗精密放大器（高阻抗模式）等。采用1．8 V电源供电，1．8 MSPS速率下，功耗仅为15 mW。350 ns的转换时间创下纪录，使其在延长采集时间或读取数据方面游刃有余。其采用10引脚MSOP或10引脚QFN封装，与AD40xx家族的其他16位至18位成员相同。在–40°C至125°C温度范围内，其规格和运行完全有保证。

LTC2378－20和AD4020的采样速率分别为1 MSPS和1．8 MSPS，为过采样带来了具有重要意义的可能性，特别是音频频段或更高频段。为此，必须在外部FPGA或DSP中搭载定制型抽取滤波器。如前所述，可以绕过后者，以在必要时将其延迟降至最低。基于这些初级采样速率值，考虑到0 kHz至25 kHz频段，相应的过采样因子约为16或32，处理增益为12 dB至18 dB，同时还严格按照奈奎斯特定理，简化了常规操作条件下的抗混叠低通滤波器。

ADC至DSP链路：一切皆为串行

近年来，半导体行业及其设计师圈子明显倾向于减小元件尺寸，使外壳引脚真正瘦身，并且还要调整需要与SPI总线、同步串口等连接的几乎所有串行数字输入或输出。问题是，这些转换器却没有留下用于抽取样本和控制ADC的各功能选项的串行接口。根据其规格，这些串行接口兼容SPI或DSP串口，但实际并非如此。它们最多隐藏了负责设置时钟信号节奏的移位寄存器，用于从器件中提取数据，或者在配置期间注入数据。就如所有这些SAR ADC一样，LTC2378－20和AD4020在频率上要求串行时钟（SCK）在额定采样速率下，以20位为单位恢复数据。由于数据读取阶段严格限制在采集时间（约300 ns）范围以内，因此在转换期间，必须将外部访问时的数字活动减至完全静音；并且要以1 MSPS的采样速率，在分配的时间内从采样恢复所有位，时钟频率必须达到60MHz以上。无论是产生这样的时钟频率，还是要在接收器端实现的时间规格，对于负责从ADC收集数据的控制器上的接口来说，这都是严格的限制。LTC2378－20要求最低SCK信号频率达到64 MHz，这意味着，它不能连接任何通用微控制器或搭载最高频率略微超过50 MHz的同步串口（SPORT）的DSP，Blackfin处理器?家族的一些成员除外，如ADSP－BF533、ADSP－BF561，其速率可以达到90 Mbps。因此，有人担心，需要使用搭载了低抖动时钟产生电路相关的大型CPLD或FPGA。串行输出SAR ADC的大多数数字接口或多或少具有相同的时序和逻辑信号模式，如图4所示。对于SDI配置输入，除了级联模式之外，还对它提出了低得多的频率要求。ADC采样周期的等效全周期时间为

（2）

故定义最大采样频率，其构成为：

（3）

其本身由输出数据的读取速率调理，其中，

（4） tsck ＝ 1／Fsck

图4．AD4020的时序图。

幸运的是，AD4020的转换时间超短，为325 ns，采样速率为1 MSPS，采样时间为675 ns，基于此，其串行数据读取频率低于33 MHz，与DSP同步串口（如SHARC? ADSP－21479）相当，功耗也非常低。