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250MSPS高速ADC怎么选?CBM94AD67 工程师常见问题一次说清

  • 更新时间 2026-09-29 08:40:25
250MSPS高速ADC怎么选?CBM94AD67 工程师常见问题一次说清

CBM94AD67 是芯佰微的一款 16 位单片中频采样 ADC,最高采样率 250MSPS,面向无线接收器、仪器及测试设备等对高速采样和动态性能有较高要求的应用。产品提供 CBM94AD67-200 与 CBM94AD67-250 两个速度等级,采用 DDR LVDS 数字输出并支持 SPI 配置,可应用于通信、接收器、基站、宽带无线、雷达、光谱分析等场景。

16 位

分辨率

250MSPS

最高采样率

72.03dBFS

SNR 典型 @170MHz

60fs rms

孔径抖动 典型

【核心亮点抢先看】

▶ 16 位 | 最高 250MSPS

-200 最高 200MSPS,-250 最高 250MSPS;在 170MHz 输入、250MSPS 条件下,-250 典型 SNR 为 72.03dBFS、SFDR 为 89.05dBc。

▶ 60fs rms 抖动|900MHz 全功率带宽

典型孔径抖动 60fs rms,全功率带宽达到 900MHz,为宽带中频信号采集提供带宽基础。

▶ DDR LVDS|SPI 灵活配置

采用 ANSI-644 兼容的 DDR LVDS 输出,并提供 DCO 数据时钟、OR 超量程指示及多项 SPI 配置功能,支持输出格式、测试模式、驱动电流等参数调整。

一、产品定位与速度等级

Q1CBM94AD67 是一颗什么样的 ADC,核心规格是什么?

A:CBM94AD67 是一款 16 位单片中频采样 ADC,最高采样率 250MSPS。产品采用差分模拟输入,模拟输入范围最大 2.5Vpp,工作时需要 1.8V 和 3.3V 电源以及差分输入时钟;数字端采用 DDR LVDS 输出,并提供 DCO 数据时钟。产品采用 QFN-72 封装,工作温度范围为 −40℃~+85℃。

◆ 选型提示:它的核心定位是高速中频信号采集。如果系统更关注低速采集或直流精度,则应结合具体采样速率、带宽和精度需求进行产品选型。

Q2CBM94AD67-200 和 CBM94AD67-250 怎么选?

A:两档差别在采样率与动态典型值:采样率分别为 50–200MSPS 与 50–250MSPS;

两档的 INL、DNL、失调误差、增益误差等静态电气指标相同,SNR、SFDR 和 ENOB 的保证下限也一致;在相同输入频点下,典型动态指标存在小幅差异。以 170MHz 输入为例,SNR 典型值分别为 71.82dBFS 和 72.03dBFS,SFDR 典型值分别为 89dBc 和 89.05dBc。

◆ 选型提示:优先根据系统所需最高采样率选择速度等级,而不是单纯追求更高采样率。

Q3它面向哪些应用,我的场景适不适合?

A:应用范围覆盖通信、接收器、基站、光谱分析、宽带无线、雷达、红外成像、功放线性化与图像处理九类。这些场景的共同点是把高中频信号直接送进 ADC,省掉一级混频。

◆ 适配提示:高中频宽带采集(宽带接收、雷达、光谱分析)最能发挥它的带宽与动态;以直流精度为主的低速采集不是它的主战场。

二、动态性能与静态精度

Q4SNR 与 ENOB 在不同输入频率下表现如何?

A:在 250MSPS 采样条件下,随着输入频率升高,SNR 和 ENOB 会有所下降。以 -250 版本为例:

对应保证下限分别为 70dBFS、69dBFS 和 69dBFS;ENOB 保证下限分别为 11.2bit、11bit 和 11bit。

输入频率
SNR 典型值
ENOB 典型值
70MHz
74.42dBFS
12.04bit
140MHz
72.75dBFS
11.76bit
170MHz
72.03dBFS
11.65bit

Q5SFDR 表现如何,对邻带强干扰意味着什么?

A:在 250MSPS 条件下,-250 版本 70MHz、140MHz 和 170MHz 输入时的 SFDR 典型值分别为 91.31dBc、89.04dBc 和 89.05dBc;对应保证下限分别为 77dBc、75dBc 和 75dBc。

SFDR 用于描述基波与最大杂散分量之间的差异。对于包含强干扰信号的接收系统,SFDR 是评估 ADC 频谱表现时需要重点关注的指标之一。

Q6DNL 与 INL 指标怎么读?

A:CBM94AD67 的 DNL 典型值为 ±0.5LSB,INL 典型值为 ±3.5LSB,测试条件为 10MHz 输入。保证范围分别为 DNL −1~1.5LSB、INL −16~16LSB。

◆ 设计提示:典型值与保证范围需要区分。在对绝对转换精度要求较高的系统中,应结合具体应用条件进行评估。

Q7失调与增益误差多大,能校吗?

A:CBM94AD67 的失调误差典型值为 −5LSB,增益误差典型值为 −1.8%FSR。SPI 提供 Offset 调整功能,同时可以通过 Vref 寄存器设置输入满量程范围,支持 2.0Vpp~2.5Vpp,默认值为 2.5Vpp。

◆ 工程提示:如果系统对整体转换精度有更高要求,可以结合器件调整功能与系统级校准方案进行设计。

三、数字接口与 SPI 配置

Q8CBM94AD67 采用什么数字输出接口?

A:CBM94AD67 采用 DDR LVDS 数字输出,兼容 ANSI-644,同时提供 DCO 数据时钟输出以及 OR 超量程指示。数据输出由多组差分数据对组成,DCO 可用于配合接收端进行数据采集时序设计。

◆ 设计提示:高速数字接口设计时,应结合 DCO 时序、PCB 走线和接收端捕获窗口进行整体设计。

Q9SPI 能配置哪些功能?

A:SPI 可以对多个工作参数进行配置,包括:

· 内部关断模式

· 时钟占空比稳定器

· 随机模式

· 输出测试模式

· BIST

· 输入满量程范围

· 输入 AC/DC 耦合模式

· Offset 调整

· 输出数据格式

· 输出驱动电流

· DCO 相位与输出延迟等

此外,输出测试模式提供中值、正/负满量程、棋盘格、PN23、PN9 以及 1/0 交替等测试数据,可用于高速数字链路调试。

Q10输出驱动电流可以调吗,调低有什么好处?

A:可以。输出驱动电流支持多档调整,范围为 1.71mA~3.0mA,默认值为 3.0mA。

◆ 设计提示:档位选择应结合走线长度与接收端灵敏度核算,长走线或高负载不宜取最低档。

四、时钟与前端设计

Q11时钟输入有什么要求?

A:ADC 采用差分时钟输入,内部提供 0.8V 共模电压,外部时钟应采用交流耦合方式。差分输入时钟幅度最小为 250mVpp,兼容 LVDS/LVPECL 电平;单端最大允许幅度为 VCM±0.9V。输入时钟占空比应保持在 50±5%;可用巴伦、LVPECL 或 LVDS 三类驱动方案。

Q12为什么高速 ADC 特别关注时钟抖动?

A:高速 ADC 对时钟抖动较为敏感,尤其在输入信号频率较高时。CBM94AD67 的孔径抖动 60fs rms(典型);SNR 与抖动满足 SNR=20×lg(1/(2π×fIN×tjitter)) 的关系,输入频率越高,同样的抖动吃掉的 SNR 越多。要在高频模拟输入下保持最佳 SNR,系统时钟抖动应小于 100fs。

◆ 设计提示:实际系统设计中,应将时钟源、时钟分配及 PCB 引入的抖动纳入整体时钟预算,并结合目标输入频率进行评估。

Q13模拟输入前端应该怎么设计?

A:CBM94AD67 采用差分模拟输入。为了获得较好的动态性能,手册建议对差分模拟端的源阻抗进行匹配,并可在输入端串联小电阻,同时根据输入频率配置低 Q 电感或磁珠及匹配电容网络,以降低噪声和寄生影响。针对约 150MHz 以下以及 150~300MHz 输入,手册分别给出了推荐的输入网络。

◆ 工程提示:对于高速中频采样系统,ADC 本身的性能只是链路的一部分,前端驱动、匹配和滤波网络同样需要结合目标频率进行设计。

五、采集链现场问题排查

Q14上电后采不到数据,应该从哪里查?

A:可以按照“电源→时钟→SPI 配置→数字输出”的顺序进行检查。

首先确认 1.8V、3.3V 各电源是否正常,以及 CLK± 差分时钟是否正常;随后检查 SPI 配置,确认没有进入全芯片关断或输出关断状态。CBM94AD67 支持多种输出测试模式,可以先通过测试数据验证数字输出链路,再进一步检查模拟输入及外围电路。

Q15输出数据偶发跳变或误码,怎么定位?

A:可以优先检查数字接口时序、DCO 相位与延迟、输出驱动电流以及 PCB 走线条件。CBM94AD67 支持 DCO 相位和输出延迟调整,同时提供多档输出驱动电流配置,可用于配合不同的数字接口条件进行调整。

▍选型总结

CBM94AD67 的核心优势并不只是“16 位、250MSPS”,而是将高速采样、宽带输入、动态性能以及高速数字接口结合在一起。-200 与 -250 两个速度等级覆盖最高 200MSPS 和 250MSPS 采样需求;在 170MHz 输入、250MSPS 条件下,-250 版本典型 SNR 达到 72.03dBFS、SFDR 达到 89.05dBc,并具备 60fs rms 典型孔径抖动和 900MHz 全功率带宽。

作者:小方
来源:芯佰微电子

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