National Semiconductor: soluzione signal-path da 10-bit, 1 giga-sample, con prestazioni eccellenti

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Un amplificatore completamente differenziale da 2,5 GHz, e un convertitore analogico-digitale da 2 giga-campionamenti per secondo (GSPS) in modalità operativa singola, e 1 GSPS in modalità operativa duale, offrono prestazioni fino a oggi ineguagliate a livello di dinamica di sistema e di consumo, per le applicazioni a larga banda. Questi prodotti per il trattamento dei segnali combinati tra di loro, sono particolarmente adatti per l’impiego in radar di terra, sistemi di acquisizione dati, stazioni base per comunicazioni punto-a-punto, e per i set-top box di prossima generazione.

Alla frequenza di 248 MHz, l’ADC10D1000 offre la più ampia gamma dinamica priva di spurie (SFDR) di 66 decibel relative alla portante (dBc) e un numero effettivo di bit (ENOB) pari a 9.1. L’ADC10D1000 richiede una sola tensione di alimentazione, e a questo livello prestazionale che non trova oggi riscontro in simili dispositivi della concorrenza, presenta un consumo del 33% inferiore che si attesta a 2,8 W. L’amplificatore completamente differenziale a larga banda LMH6554 pilota il convertitore a 10-bit ADC10D1000, fornendo una linearità del guadagno di 0,1 dB fino a 800 MHz, un SFDR di 72 dBc a 250 MHz, e offrendo un valore della tensione di rumore di ingresso di soli 0,9 nV/sqrt Hz che lo collocano al top della categoria.

Questi dispositivi presentano caratteristiche del rapporto consumo-prestazioni che li collocano nella famiglia dei prodotti ad alta efficienza energetica PowerWise di National. L’ADC10D1000 consuma solo 2,52 picojoules (pJ) per conversione, mentre l’LMH6554 consuma 21 uA per MHz.
L’ADC con giga-campionamento a più elevate prestazioni e minor consumo.

Le eccezionali caratteristiche di Sfdr e Enob dell’ADC10D1000 gli consentono di mantenere eccellenti prestazioni attraverso la prima, la seconda e la terza zona di Nyquist. Questo nuovo livello prestazionale consente di digitalizzare un’ampia fetta di banda in quelle applicazioni che fino a oggi hanno dovuto utilizzare degli ADC a banda stretta per ottenere dei campionamenti ad alta risoluzione. Ad esempio, nei sistemi radar ad alta-risoluzione sarà oggi possibile ridurre il numero di canali operanti in parallelo per digitalizzare la stessa larghezza di banda, consentendo una significativa riduzione delle dimensioni e della dissipazione della scheda. Il consumo estremamente ridotto dell’ADC10D1000, di soli 2,8 W, consente di progettare sistemi che operano senza dissipatori su un campo di temperatura compreso tra -40 °C e +85 °C, consentendo un risparmio di spazio e peso.

L’ADC10D1000 digitalizza un paio di segnali analogici di ingresso alla velocità di 1 GSPS, o un singolo segnale analogico a 2 GSPS. Caratteristiche aggiuntive sono costituite dall’AutoSync che consente di sincronizzare le attività di più dispositivi, e dalla possibilità di programmare il guadagno e l’offset di ciascun canale. L’amplificatore Track-and-Hold e lo schema di auto-calibrazione consente di ottenere una risposta piatta di tutti i parametri al dil la di Nyquist, fornendo allo stesso tempo un valore estremamente ridotto, di 10 (-18), del rapporto del codice errore. L’ADC10D1000 è fornito in un contenitore BGA termicamente migliorato da 292 contatti, nelle versioni standard e senza piombo.

L’LMH6554 è un amplificatore completamente differenziale da 2,5 GHz che fornisce una eccezionale fedeltà del segnale nel pilotaggio di ADC ad alta velocità da 8 a 16 bit. Il ridotto valore dell’impedenza differenziale di uscita del dispositivo è stato scelto come parametro di progetto per consentire il pilotaggio ottimale degli ingressi di ADC e di ogni stadio di filtraggio intermedio. L’LMH6554 offre una linearità di 16 bit fino a 75 MHz con una uscita di 2 Vpp su un carico di soli 200 Ω. Grazie a una resistenza esterna per la scelta del guadagno, e a una reazione integrata di modo comune, l’LMH6554 può essere utilizzato sia in applicazioni che prevedono una connessione differenziale-differenziale sia differenziale-single ended. L’amplificatore dispone di una banda passante di 1,8 GHz, una figura di rumore di 8 dB e uno slew rate di 6200V/us.

L’LMH6554 viene prodotto utilizzando la nuova tecnologia di processo complementare bipolare-CMOS CBC8 su silicio-germanio (SiGe) di National. Tra i più avanzati processi analogici attualmente proposti dall’industria, il processo CBC8 offre una unica combinazione di transistori PNP e NPN SiGe e di transistori Cmos a basso consumo che consentono di ottenere eccezionali prestazioni di velocità, linearità, densità del circuito, basso consumo e basso rumore, per le applicazioni analogiche più sofisticate che operano a elevata velocità. L’LMH6554 opera su un campo di temperatura che si estende tra -40 °C e +125 °C, e viene fornito in un contenitore flip-chip on lead (FCOL) da 14-pin salva spazio, migliorato termicamente.

Una scheda di sviluppo che comprende l’ADC10D1000, la sorgente di clock LMX2531 e un field-programmable gate array (FPGA), si interfaccia direttamente con il nuovo software WaveVision 5 di National allo scopo di semplificare il processo di valutazione. Il sistema WaveVision 5 è uno strumento di analisi di facile impiego, progettato per aiutare gli utenti a valutare i prodotti per il trattamento dei segnali di National. Ad esempio l’ADC10D1000 può essere unito con l’amplificatore LMH6554 e con il PLL+VCO single-chip LMX2531, o con uno dei dispositivi di pulizia del jitter di clock della famiglia LMK04000, allo scopo di formare una completa soluzione per il trattamento del segnale.

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