12 b双通道高速AD转换器AD9238的原理及应用

12 b双通道高速AD转换器AD9238的原理及应用 quot双通道高速amp转换器amp’quot的原理及应用苗书立杨建宇熊金涛电子科技大学电子工程学院四川成都-../01摘要2345678是美国34公司新推出的业界最快的-69双通道高速34转换器本文概述了他的主要特点描述了其内部的主要结构和关键功能给出了其在雷达:两路数据采集中的具体 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 实例和测试结果分析结果表明在:两路数据采集系统中采用双通道34转换器取得了良好的效果lt关键词2双通道34转换器数据采集:两路中图分类号2gt77/A-文献标识码2B文章编号 2-..07C7D6..01-7..-.0EFGHIGJKLMHNJJKGIMOGPHPQORLquotampSMKIRMHHL KampTamp’quotU:3VWXYZ3_‘abYD:V_ac‘dedZZfgfdhiZfjckdajiagaffkagliWgteeXfag mY-../0eXa‘1nOFMIO2345678ocXfamYockbpoh‘ocfocmY‘ZjX‘aafZjdaqfkcfkackdmYj fm9b3a‘Zdg4fqjfo:ajA:acXor‘rfkcXfs‘arkajrZf‘amrkscqfhYajcdadh345678‘kfrkfofacfm AgtXor‘rfk‘ZodackdmYjfmcXf‘rrZj‘cdaa:jX‘aafZom‘c‘‘jtYocdaobocfshdkk‘m‘kAgtfoca gkfoYZcoamj‘cfcX‘c345678ooYc‘9Zfhdk:jX‘aafZom‘cf‘jtYocdaobocfsak‘m‘k‘amjdssY aj‘cda‘rrZj‘cdaAuLvwPFNn2mY‘ZjX‘aafZ34jdaqfkcfkm‘cf‘jtYocda:jX‘aafZo收稿日期26..0.7-.基金项目2教育部跨世纪优秀人才培养计划基金B-7.-.6.-xWy.6.61概述345678是美国模拟器件公司34:1在6..6年8月推出的业界最快的-69双通道模数转换器lt345678与34:公司的驱动运算放大器配合可以给医疗成像z多通道通信等高端应用提供完整的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 lt345678分7种型号采样率最高分别可达6.UWo0.UWo和/UWolt他可以提供与单通道34转换器同样优异的动态性能但是比使用6个单通道34转换器具有更好的抗串扰性能lt345678三种型号的功耗分别为-8.s77.s和..s只有同类34转换器的-6lt他采用0脚y封装尺寸只有5ss5ss1非常适合在对尺寸要求严格的场合中使用lt345678的主要特点2集成了6个-69的单通道34转换器34567/6.0./UWo1采用单一7供电6AC7A1quotC.mBj最高采样频率时345678/此值为典型值1quotWy48/mBj最高采样频率时345678/此值为典型值1iVB--A79有效位数典型值1差分输入时有/..Uamp’的7mB带宽有片上的参考电压和Wamp3-6rr的模拟输入范围输出数据格式为偏移二进制码或者是二进制补码345678/还带有片上时钟占空比调整电路通道间串扰为8.mBj:-.Uamp’ltquot芯片内部结构及原理说明如图-所示345678由6个基于34567/转换器核的高性能34转换器组成lt这6个34e通道除了共用内部的电压参考源iy其他基本是独立的lt每个34e通道都包含有-个前端采样保持放大器Wamp31和-个流水线34elt该流水线34e分为三级第一级是-个09的闪速yZ‘oX134e第二级是8个-A/9的闪速34e第三级是-个09的闪速34elt每一级都提供有充分的位数重叠来纠正前一级的错误每级的量化输出再加上数字误差校正可以保证最后得到-69的有效位数lt流水线的结构允许前一级在完成某一采样工作后进行新的采样而后一级仍在进行先前的采样工作lt流水线的每一级除了最后一级1都有一个低位数的43e和一个乘法器来驱动下一级lt乘法器用闪速34e的输出来控制开关电容43elt43e的输出减去输入信号再经放大后送入下一级流水线乘法器这一级也叫做乘法43eU43e1lt每一级有-9用来对前一级的错误进行数字校正lt最后一级只包括一个闪速34elt345678的输入级可以设置成差分或者单端输入模式lt输出级对数据进行排列z纠错并把数据送给输出缓-现代电子技术quot年第amp’期总第amp期冲器输出缓冲器单独供电quot这样可以方便地对输出电压进行调节amp’有个管脚quot管脚分布如图amp所示图amp’原理结构图图ampamp’管脚定义-./01应用系统设计2转换器的应用属于数字模拟混合电路设计quot以下对amp’应用系统设计时需要重点考虑的几个问题进行详细论述’3模拟输入amp’的模拟输入端4管脚ampquot’quotquot56是一个差分开关电容电路4786quot他可 以接收9amp:范围的单端或者差分模拟输入信号78电路根据时钟信号选择处于采样模式或者是保持模式在78电路的每个输入端串接一个小的电阻可以减小从输出级驱动源产生的瞬时峰值电流quot并接一个电容可以提供动态负载电流这个无源网络组成了一个输入低通滤波器ltgt和ltgt分别提供了内部正负差分电压参考他们定义了A内核的电压范围quot有关的关系如下 BltgtC2amp4DE:ltgt6ltgtC2amp4DF:ltgt67GHCampI4ltgtFltgt6CampI:ltgt内部电压参考4:ltgt6的范围是J3593JDquot按照上述关系quot外部电压输入范围为3J9amp3JD当amp’工作在最大的输入范围时4amp:模式时6quot可以获得最大的K7L4信噪比6性能quot当工作在:模式时quotK7L会下降’M如前所述quotamp’可以采用单端或者差分模拟输入当工作在差分输入模式时quot会有比较好的性能这时建议采用公司的差分运放’作为A的驱动芯片当amp’工作在单端输入模式时quotA的性能会有所下降4如7gtlt和7Llt指标6quot但是比较适合低成本的应用quot这时还是可以保证比较好的性能’3amp时钟信号高速的A对时钟的占空比很敏感quot一般来说需要有5JN4O5N6的 管脚APQR和APQR6quot当amp个通道的采样占空比amp’给每个通道单独提供时钟4 时钟同频同相时会有比较好的性能quot当amp个通道不同步时性能会有所下降amp’5内部有amp个时钟占空比调节器quot可以将占空比调整到5JN4当使能A7管脚时6另外两种型号没有这种功能时钟信号的电源驱动应该和输出数字信号驱动分开quot以避免混入数字噪声时钟信号的孔径抖动对A的性能影响较大quot所以最好采 amp’三种信号的最高时钟频率分别为用抖动比较小的晶振作为时钟源 ampJS72TquotJS72T和5S72Tquot最低的时钟频率都为S72Tquot当时钟频率低于S72T时动态性能会下降’3’电源与接地amp’供电电压范围为amp3U9’3Dquot分为模拟电源4Dquot共个管脚6和数字电源4ltDquot共’个管脚6每个通道可以独立地工作在休眠模式4通过使能VWLR或者VWLR6在这种模式下器件功耗很低amp’的数字输出驱动可以根据ltD的值设置成amp35D或者’3’D输出这样可以适应不同系列的器件amp’具有amp种接地管脚BXL4第quotquot’quot管脚6和ltXL4第ampquotJquot5’管脚6模拟地4XL6用作模拟信号的参考地quot整个系统的模拟地应该尽量靠近这些管脚数字地4ltXL6用做芯片数字部分对地电流的回路在模拟电源和模拟地之间应该用组旁路电路隔离开4每组有amp个J3JJYgt和J3Ygt的电容6quot在数字电源和数字地之间用’组旁路电路隔离开4每组有ampamp苗书立等BampZ双通道高速2转换器amp’的原理及应用个quot和quot的电容amp’quot工作时序-.的数据输出会有/个时钟周期的流水线延迟0如图所示’开始采样后前/个数据是无用的0应该在后端数字信号处理时舍弃掉’图-.时序图-.两个通道的-1数字信号输出2343和35435amp是独立的’一般情况下0他们各自独立的输出转换结果’当把-.两个通道的时钟输入6783067835和管脚9:3lt76gt连接在一起时0系统处于单通道输出工作状态’此时当时钟上升沿到来时0转换数据分别送给各自对应的通道当时钟下降沿到来时0转换数据分别送给相反的通道’这样在一个时钟周期内0数据结果可以从一个通道输出0另外一个不用的输出通道可以通过管脚532或535amp关闭掉’可以看到0这时数据率是采样率的-倍’quotA数字输出数据格式..输出数据为gtgt7B69lt兼容电平2可以设置成-quotAC或者quotCamp0通过设置lt可以使..输出数据格式为偏移二进制码2lt接DEamp或者是二进制补码2lt接Camp’另外0管脚gtF3和gtF35为溢出标志位0当某个通道的输入模拟信号幅度超出范围0对应通道的溢出标志位会输出高电平’quotG电压参考.-.内部有一个 稳定精确的quotAC电压参考’调整-.的参考电压可以改变输入信号范围0调整的方法有-种H内部参考和外部参考’输入范围根据参考电压的改变做线性变化’当把ltElt2第脚amp接地时0IF被设置成C0此时器件采用内部参考0输入信号范围为-IJJ’有关管脚的接法如图所示’当把ltElt2第脚amp直接与IF管脚连接时0输入信号范围为IJJ’当在ltElt管脚KIF管脚和模拟地三者之间串接-个电阻L和L-时0输入信号范围为可改变的0即IFMquotAN2OL-BLamp’上述两种情况都属于内部电压参考’当把ltElt管脚接到C时0内部参考无效0采用外部电压参考’这种情况使用不多0不再做详细介绍’在设置电压参考时0主要是改变ltElt管脚的接法0Fgt和F5管脚的接法如图所示’值得注意的是0.-.对每个通道都提供了电压参考0如果采用共享电压参考模式可以取得较好的性能’此时需要把ltPF3F管脚2第G-脚amp接高电平0-个通道的Fgt和F5管脚互相连接2即Fgt3接Fgt350F53接F535amp0他们各自的去耦和隔离电容接法仍同图所示’图-.内部电压参考配置QRSTUVW设计实例-.在通信接收机的射频采样中有很好的应用0现介绍一个在通信XBY两路数据采集中的具体设计实例’如图A所示0该数据采集电 ’JD主要完成-.和ltJ芯片之间路由时钟电路K运放驱动电路KB转换电路KJD电路组成 数据的缓冲K转换及传递0利用握手信号实现异步通信’该电路工作在-IJJ差分工作模式0采用内部电压参考0最高采样频率可达9ltBZ’下面主要对运放驱动电路和B转换电路做详细的介绍’图A基于-.的数据采集电路quot运放驱动电路-.两个通道分别采用一个..做为运放驱动芯片’XBY两路中频模拟信号分别经过-个..变为差分信号送给B -000A管脚amp’图G给出了其中一路的具体电路图0另一路与此基本相转换器2第 同’quot-B转换电路该部分电路是整个数据采集电路的核心0下面仅就原理图设计的有关重要管脚进行说明0J65设计不做详细讨论’quot-quot输入信号包括模拟输入2管脚-000Aamp和时钟输入2管脚.0Gamp0其中时钟输入由外部供给可调的时钟0经过反现代电子技术quot年第amp’期总第amp期图quotamp’的运放驱动电路相器后送给quot转换器另外还有个通道的输出使能管脚-由./0quot提供低电平有效可以根据通信系统需要控制quot转换器实时的开始或者停止采样122电压参考包括的主要管脚是第3’4544个管脚在amp2中已经对这些管脚的接法做了详细的讨论该数据采集电路板采用6/7/差分工作模式使用内部电压参考两通道工作在共享电压参考模式122amp电源和地quotamp’有1组模拟电源和模拟地管脚第4431为quot8第414amp4为quot09-:amp组数字电源和数字地管脚第1为8第’15amp为09-他们的具体接法见amp2amp说明值得注意的是在进行/lt设计时电路的模拟部分模拟电源:模拟地等-和数字部分数字电源:数字地等-应该分开布局然后把模拟地和数字地单点连接1221输出信号转换后得到4位gt两路的数字信号5quot744quot和5744-分为个通道输出给./0quot溢出标志ABquot和AB-为高电平有效可外接一发光二级管做为电路溢出指示灯12amp电路测试方法在电路板设计制作完成后要对其进行测试图3为该数据采集板的测试连接图采用任意波形发生器产生时钟信号和模拟信号个通道共用-提供给试验板这样可以方便地对不同频率和幅度的信号进行调试C稳压电源分别给电路板提供模拟电源和数字电源C逻辑分析仪在读时钟驱动下读取采集到的两路4D数字信号导出后可在电脑上进行分析计算121测试结果衡量quot转换器最重要的指标是有效位数和采样频率测试有效位数的方法是E由逻辑分析仪采集到每个通道的’4点4D二进制补码数据导入计算机中C运用FGHIGD软件分析其频谱计算出信噪比和信纳比然后根据信纳比Jgt9quot-计算出有效位数有效位数EJ9AKJgt9quot74231-L25其 中EJgt9quotK信号功率其他频谱成分功率和包括谐波不包括直流-根据上述方法对基于quotamp’15的数据采集电路板进行了测试在采样频率为15FJM和45FJM时仅就单个通道进行了测试得出的结果如图’所示从图’的个频谱图可以看到在上述两种采样频率下quotamp’15的信噪比可以达到35L以上有效位数可以达到44D以上达到了设计要求图3quotamp’电路板测试连接图图’两种采样频率下的个频谱图下转第3页-1苗书立等E4D双通道高速quot转换器quotamp’的原理及应用调节quot为amp打开仿真开关amp测得输入电压’---./amp输入电流0.1amp计算’20---23456结论7共射放大电路的输入电阻较大6图8quot取不同值时输入信号9输出信号波形:8测量输出电阻把图的示波器和ltlt删除amp同时也删除信号源amp用导线短接amp再删除gt和amp用信号源代替gt6信号源设置为’/ampABCamp在D:的负端串联一个数字万用表amp测量0Eamp数字万用表ltlt:测量’E6调节quot为amp打开仿真开关amp测得输出电压’E./amp输出电流0E:3.1amp计算E’E20E2:3:3456结论7共射放大电路的输出电阻也较大6:测试幅频特性把图中的示波器9ltlt及ltlt:删除amp将波特图仪中的FGH接到电 EIJK接地amp打开仿真开关amp用路的输入端ampEIJH接到电路的输出端ampFGK和 鼠标双击波特图仪amp得如图所示的幅频特性6测出上限频率AB::3ltBCamp下限频率Agt88--BC6结论7共射放大电路的通频带较宽6图幅频特性曲线L结语从以上的应用实例可见ampltIMJN.:软件是很好的电子线路仿真软件amp把ltIMJN.:软件应用于电子线路实验中amp不仅能够很好地培养学生的动手能力amp而且加强了学生对电子线路的分析9综合能力amp实现了实验教学手段的创新6参考文献OP毛哲amp张双德电路计算机设计仿真与测试OltP武汉7华中科技大学出版社amp:O:P朱力恒电子技术仿真实验 教程 人力资源管理pdf成真迷上我教程下载西门子数控教程protel99se入门教程fi6130z安装使用教程 OltP北京7电子工业出版社 QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ QQQQamp:R上接第-页S限于篇幅amp仅给出了单个通道的测试结果amp有关双通道之间幅相一致性测试9串扰测试等对系统整体影响不大amp所以不做详细讨论6T结语本文对双通道高速12U转换器1U3:V的原理和应用做了介绍6可以看到amp在双通道或多通道数据采集电路应用中amp1U3:V是非常有用的6相对于采用单通道12U转换器的电路来说amp1U3:V具有功耗低9尺寸小9双通道幅相一致性好等独特的优点amp而且1U3:V还具有同样优异的WX和YUX性能6参考文献 OP1GZMU_NFG_1U3:V:‘amp:2-28ltabIZM12U_GcJcbZJZNdJ::O:P1GZMU_NFG_W eN1UFJcbI_NJdGbINJcfgNhZNJNJbIZM_dZGGM_GcJcbZMhcicJZ‘MZGbMeiecZiiM _ZJGN::OP1GZMU_NFG_ltjbNGZMZGbUabNGJ_dGkINO-P陈亚勇lt1lgt1m信号处理详解OltP北京7人民邮电出版社amp:作者简介苗书立男amp33年出生amp河南南阳人6硕士研究生6从事数字信号处理9数据采集研究工作6杨建宇男amp3年出生amp四川南充人6现为电子科技大学电子工程学院院长9教授9博士生导师6研究方向为高分辨率雷达理论9实现技术与应用9毫米波雷达成像9数字信号处理和信号检测与估计6现代电子技术quot年第amp’期总第amp期12 b双通道高速A/D转换器AD9238的原理及应用作者 苗书立 杨建宇 熊金涛作者单位 电子科技大学电子工程学院四川成都610054刊名 现代电子技术英文刊名 MODERN ELECTRONIC TECHNIQUE年 卷期 2004 2713被引用次数 6次 1.陈亚勇 MATLAB信号处理详解 2001 1.学位论文 季红兵 双通道流水线型10位嵌入式A/D转换器的分析与设计 2007 本论文的目标是设计一种双通道10位 每级1.5位 采样速率为20Msps 的流水线型结构A/D转换器。 随着计算机技术、信号处理技术、微电子技术的快速发展 数字集成电路的迅猛发展带来了前所未有的高复杂信号的处理能力 而模数转换器A/D转换器是信号数字化处理的关键接口部件 它的性能优劣直接影响和制约整个电子系统的品质 因此 设计一个合乎要求的A/D转换器 对于系统整体性能的实现起到至关重要的作用。如何实现高速、高精度流水线型A/D转换器仍然是近年来人们关注的热点。 本论文在充分文献调研的基础上 首先比较了各种不同类型的模数转换器的结构和优缺点 从比较的结果看出流水线型结构ADC适合于从几Msps到100Msps采样速率 其复杂性随分辨率的增加只是线性增加 具有高速度、高精度、低功耗的特点。所以确定流水线结构A/D转换器作为本论文研究重点 从而构架出A/D转换器的系统结构 并且引入误差进行系统仿真 可以直观地看出这些误差对系统性能的影响 得出了系统对于误差的容忍范围。 根据电路功能将A/D转换器划分为放大器电路、级间余量增益电路、电压比较电路、子DAC单元电路、误差纠错单元及辅助电路等模块 采用CSMC无锡上华0.6μm CMOS双多晶双金 位/级流水线结属工艺模型对这些模块和系统进行电路的设计和仿真。在传统的1.5构ADC的基础上 对系统结构进行了优化改进。改进后的系统前八级都采用相同的单元结构 使得设计更加模块化 而最后一级仅需要一个精度要求不高的比较器 却可以对第八级进行数字纠错 大大降低了电路设计的复杂度 节省了设计时间。其中自主设计了一个十位的寄存器和简单的时钟延迟电路的组合达到了去除毛刺的效果。仿真结果表明ADC的功耗为117.6mW 绝对误差在?0.6LSB内。2.会议论文 张章.谢磊.李建.曾晓洋.郭亚炜 一个应用于DVB-S系统双通道流水线结构A/D转换器 2007 本文介绍了一个应用于DVB-S系统双通道流水线结构模数A/D转换器的设计。系统采用了多种技术来降低功耗:相邻两级流水线运放共享两个通道共享参考电压/电流参考源和时钟发生器。采用片上电容的参考电压缓冲器节省了宝贵的管脚资源节约了片外元件使用数目。在和舰0.18-μm 1P6M CMOS工艺条件下仿真表明系统的有效分辨率ENOB5.63bit功耗为9.9mW/通道远低于此分辨率下使用快闪flash结构及其它使用流水线结构的A/D转换器。3.会议论文 胡斌 基于AT84AD001B型ADC的高速交错取样技术及其应用 2008 介绍了一种双通道并行8bit高速A/D转换器ATg4AD001B的性能特点。该器件具有多种模拟输入和时钟输入方式可以灵活的实现多种模式的数据取样。详细描述了AT84AD001B在并行交错取样模式下的工作原理 并介绍了其在数字射频存储中的应用 给出了设计方案和系统框图。4.期刊论文 郭树田.GUO Shu-tian 双通道14位65 MSPS A/D转换器AD13465及其应用 -电子元器件应用200241 AD13465是一种双通道、14位、65 MSPS A/D转换器本文介绍了该器件的功能块图、工作原理、性能 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 、引脚功能及应用.5.期刊论文 吴衍.成立.王鹏程.杨宁.王改.王振宇.Wu Yan.Cheng Li.Wang Pengcheng.Yang Ning.Wang Gai.WangZhenyu 8位CMOS双通道流水线ADC仿真设计 -半导体技术2010351 设计了一种8位1.2 V1 GS/s双通道流水线A/D转换器ADC.所设计ADC对1.5位增益D/A转换电路MDAC中的流水线双通道结构进行改进其中设置有双通道流水线时分复用运算放大器和双/单通道快闪式ADC以简化结构并提高速度在系统前置采样/保持器中加设由单一时间信号驱动的开关线性化控制SLC电路以解决两条通道之间的采样歪扭和时序失调问题.用90 nm标准CMOS工艺对所设计的流水线ADC进行仿真试验结果表明室温下所设计ADC的信噪比SNR为32.7 dB无杂散动态范围SFDR为42.3 dB它 的分辨率、功耗PD和采样速率SR分别为8位、23 mw和1GS/s从而满足了高速、高精度和低功耗的应用需要.6.学位论文 贲富来 双通道光纤气压传感器的光电信号检测与处理技术 2008 传感器技术是当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高新技术之一。光纤传感技术更以其显著的优势被广泛应用于越来越多的领域。气压传感器广泛应用于气象、汽车、化工、航天、食品加工、电子封装以及科学研究等领域。为此 在了解了国内外光纤压力传感器动态 尤其是反射式强度调制型光纤检测的现状和发展基础之上 本文论述了基于双通道光纤传感器实现气压检测的光电信号探测与处理技术、电路系统设计及其实现。 本系统的信号处理电路主要包括 光电信号检测电路、带通滤波电路、真有效值转换电路、末级放大电路、单片机应用系统等。带通滤波电路是本系统消除噪声的关键部分 论文深入分析了带通滤波器的传输函数和幅频特性。通过精心选择电路中的元器件数值 系统的带通滤波获得理想效果 为系统的精确性提供了保证。真有效值转换电路采用了芯片AD736 该芯片具有准确度高、灵敏性好、测量速率快等多个优点 非常适合本传感器系统。两个 被送到12位A/D转换器TLC2543进行A/D转换。转通道的信号经过前述的处理之后 换的结果随后被送到微处理器中进行软件处理 实现两路信号的相除、非线性校正以及送LCD单元显示。论文给出了系统的软件 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图和部分重要的子程序。 对本系统进行了标定实验。对实验数据进行了处理 得到了标定数据的拟合曲线。针对实验所得数据的非线性 综合利用了多种校正方法并得到了实.