Die schnellsten 12 Bit A/D-Wandler im Vergleich

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Für den Designer besteht die Herausforderung aktuell darin, die statischen, und vor allem die dynamischen Kennwerte auf dem im Datenblatt angegebenen Niveau zu halten. Das gilt sowohl bei Digital/Analog-Wandlern als auch Analog/Digital-Wandlern.

Der schnellste 12 Bit A/D-Wandler: ADC12D1800

Wir haben dieses Mal die schnellsten 12 Bit Analog/Digital-Wandler unter die Lupe genommen. Auslöser war der von National Semiconductor im Mai 2010 vorgestellte und seit August produzierte A/D-Wandler ADC12D1800. Nach Herstellerangaben ist das der bisher schnellste 12 Bit A/D-Wandler. Dieser High-Speed-Wandler gehört zur Familie ADC12D1x00 des Herstellers, die derzeit drei Bausteine umfasst (die beiden anderen Bausteine weisen Datenwandlerraten von 3,2 GSample/s bzw. 2 GSample/s auf).

Der Wandler ADC12D1800 ist laut Paul McCormack, Marketing Manager der High-Speed-Gruppe bei National Semiconductor der derzeit schnellste, am höchsten integrierte Baustein mit der höchsten Bandbreite und einer reduzierten Stromaufnahme in diesem Segment. „Mit einer Abtastrate von 3,6 GSample/s ist der A/D-Wandler um den Faktor 3,6 schneller als derzeit erhältliche ADCs“, so McCormack.

Aufgrund der Applikationen – vorrangig Highend-Testsysteme wie Spektrumanalysatoren, Massenspektrometer, Entfernungsmessgeräte, militärische Kommunikationssysteme und FTTH-Anwendungen (Fibre to the Home) – legt man bei National großen Wert auf die dynamischen Kenndaten wie sie bei SDR-Anwendungen (Software-defined Radio) gefordert werden: Das Eigenrauschen (Noise Floor) liegt bei –149,5 dBm/Hz, das Rauschleistungsverhältnis (NPR) bei 48,5 dB und die Intermodulationsverzerrungen (IMD) bei 61 dBFS. Diese Parameter ermöglichen laut McCormack eine neue SDR-Generation hinsichtlich Architektur und Applikation.

Basis ist "Folding and Interpolating"-Architektur

Die im High-Speed-ADC-Designzentrum in München entwickelten zweikanaligen Wandler basieren auf einer unternehmensspezifischen „Folding“-Architektur mit einer speziellen Kalibrierung, über die man auch die Leistungsparameter erreicht. Die im thermisch optimierten BGA-Gehäuse gelieferten Chips verbrauchen laut Hersteller rund 50% weniger Strom (Leistungsaufnahme pro Kanal zwischen 2,2 und 1,7 W) und sollen mit 729 mm² etwa die Hälfte der Leiterplattenfläche anderer Systeme mit adäquaten Abtastraten wie z.B. das TI-EVA-Board ADS54RF63-ADX4 beanspruchen, was allerdings eine etwas firmenspezifische Sichtweise ist.

Die Bausteine enthalten zwei ADC-Cores, die entweder dual (1,8 GSample/s) oder single-interleaved (3,6 GSample/s) betrieben werden. Enthalten sind Schaltungen, um mehrere Chips zu synchronisieren. Verstärkung und Offset lassen sich für jeden Kanal einzeln programmieren. Der integrierte Track-and-Hold-Verstärker sowie eine Selbstkalibrierung ermöglichen einen sehr flachen Verlauf der dynamischen Parameter für Eingangsfrequenzen DC bis 2 GHz.

Die ENOB-Werte liegen bei typ. 9,4 (bei 125 MHz), SNR bei 58,5 dB, SFDR bei 73 dBc.

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