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4 P' S* n: W! K: F! Y! P6 H# AAD9280 在時(shí)鐘(CLK)的驅(qū)動(dòng)下工作,用于控制所有內(nèi)部轉(zhuǎn)換的周期;AD9280 內(nèi)置片內(nèi)采樣保持放大器(SHA),同時(shí)采用多級(jí)差分流水線架構(gòu),保證了 32MSPS 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速率下全溫度范圍內(nèi)無(wú)失碼;AD9280 內(nèi)部集成了可編程的基準(zhǔn)源,根據(jù)系統(tǒng)需要也可以選擇外部高精度基準(zhǔn)滿足系統(tǒng)的要求。
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AD9280 輸出的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制格式表示,當(dāng)輸入的模擬電壓超出量程時(shí),會(huì)拉高 OTR(out-of-range)信號(hào);當(dāng)輸入的模擬電壓在量程范圍內(nèi)時(shí),OTR 信號(hào)為低電平,因此可以通過(guò) OTR 信號(hào)來(lái)判斷輸入的模擬電壓是否在測(cè)量范圍內(nèi)。+ U+ |3 z! T. {! {
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AD9280 的時(shí)序圖如下圖所示:
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模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并不是當(dāng)前周期就能轉(zhuǎn)換完成,從采集模擬信號(hào)開(kāi)始到輸出數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò) 3 個(gè)時(shí)鐘周期。比如上圖中在時(shí)鐘 CLK 的上升沿沿采集的模擬電壓信號(hào) S1,經(jīng)過(guò) 3 個(gè)時(shí)鐘周期后(實(shí)際上再加上 25ns 的時(shí)間延時(shí)),輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù) DATA1。需要注意的是,AD9280 芯片的最大轉(zhuǎn)換速度是32MSPS,即輸入的時(shí)鐘最大頻率為 32MHz。1 V7 R: @& k( T2 H
$ h* ]7 L( i7 R! l: GAD9280 支持輸入的模擬電壓范圍是 0V 至 2V,0V 對(duì)應(yīng)輸出的數(shù)字信號(hào)為 0,2V 對(duì)應(yīng)輸出的數(shù)字信號(hào)為 255。而 AD9708 經(jīng)外部電路后,輸出的電壓范圍是-5V~+5V,因此在 AD9280 的模擬輸入端增加電壓衰減電路,使-5V~+5V 之間的電壓轉(zhuǎn)換成 0V 至 2V 之間。那么實(shí)際上對(duì)我們用戶使用來(lái)說(shuō),當(dāng) AD9280 的模擬輸入接口連接-5V 電壓時(shí),AD 輸出的數(shù)據(jù)為 0;當(dāng) AD9280 的模擬輸入接口連接+5V 電壓時(shí),AD 輸出的數(shù)據(jù)為 255。
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當(dāng) AD9280 模擬輸入端接-5V 至+5V 之間變化的正弦波電壓信號(hào)時(shí),其轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)也是成正弦波波形變化,轉(zhuǎn)換波形如下圖所示:- P O, V9 [1 d# |, `) O( F7 z) w# c
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輸入的模擬電壓范圍在-5V 至 5V 之間,按照正弦波波形變化,最終得到的數(shù)據(jù)也是按照正弦波波形變化。
% b, F: }/ e K1 u3 n8 K0 e. U8 i
6 e! ~$ U" f0 H$ S1 d+ Z高速ADC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)思路如下所示:
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高速ADC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)如下所示:; z# ]* v- w; r- R$ B J* p
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7 |- d* Q" R- I圖中輸入的模擬信號(hào) SMA_IN(VI)經(jīng)過(guò)衰減電路后得到 AD_IN2(VO)信號(hào),兩個(gè)模擬電壓信號(hào)之間的關(guān)系是 VO=VI/5+1,即當(dāng) VI=5V 時(shí),VO=2V;VI=-5V 時(shí),VO=0V。
4 W3 n; E, z' U) p2, V o. s9 I# L2 z
高速DAC轉(zhuǎn)換電路
. X0 e' i9 c k# u) ZAD9708 是 ADI 公司(Analog Devices,Inc.,亞德諾半導(dǎo)體技術(shù)有限公司)生產(chǎn)的 TxDAC 系列數(shù)模轉(zhuǎn)換器,具有高性能、低功耗的特點(diǎn)。AD9708 的數(shù)模轉(zhuǎn)換位數(shù)為 8 位,最大轉(zhuǎn)換速度為 125MSPS(每秒采樣百萬(wàn)次 Million Samples per Second)。6 ?. o+ O$ L5 k4 e4 Z
4 I4 r8 R- F6 q1 o. J7 QAD9708 的內(nèi)部功能框圖如下圖所示:6 S8 x) T- c4 d; A: L' [
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0 O1 y' V+ P+ S) n+ n, o
, y" i% @: |$ @9 W {& oAD9708 在時(shí)鐘(CLOCK)的驅(qū)動(dòng)下工作,內(nèi)部集成了+1.2V 參考電壓(+1.20V REF)、運(yùn)算放大器、電流源(CURRENT SOURCE ARRAY)和鎖存器(LATCHES)。兩個(gè)電流輸出端 IOUTA 和 IOUTB 為一對(duì)差分電流,當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為 0(DB7~DB0)時(shí),IOUTA 的輸出電流為 0,而 IOUTB 的輸出電流達(dá)到最大,最大值的大小跟參考電壓有關(guān);當(dāng)輸入數(shù)據(jù)全為高點(diǎn)平(DB7~DB0=8’hff)時(shí),IOUTA 的輸出電流達(dá)到最大,最大值的大小跟參考電壓有關(guān),而 IOUTB 的輸出電流為 0。AD9708 必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入片內(nèi)的鎖存器中,其觸發(fā)方式為上升沿觸發(fā),AD9708 的時(shí)序圖如下圖所示:( h3 a: E" Q: G
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上圖中的 DBO-DB7 和 CLOCK 是 AD9708 的 8 位輸入數(shù)據(jù)和為輸入時(shí)鐘,IOUTA 和 IOUTB 為AD9708 輸出的電流信號(hào)。由上圖可知,數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上升沿鎖存,因此我們可以在時(shí)鐘的下降沿發(fā)送數(shù)據(jù)。需要注意的是,CLOCK 的時(shí)鐘頻率越快,AD9708 的數(shù)模轉(zhuǎn)換速度越快,AD9708 的時(shí)鐘頻率最快為125Mhz。$ u# `6 ~4 q2 ~$ }+ k: r9 S
% R! e! A c8 B" W OIOUTA 和 IOUTB 為 AD9708 輸出的一對(duì)差分電流信號(hào),通過(guò)外部電路低通濾波器與運(yùn)放電路輸出模擬電壓信號(hào),電壓范圍是-5V 至+5V 之間。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)等于 0 時(shí),AD9708 輸出的電壓值為 5V;當(dāng)輸入數(shù)據(jù)等于 255時(shí),AD9708 輸出的電壓值為-5V。
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, V/ P' u8 F: Z5 g- c2 |AD9708 是一款數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)模擬信號(hào)的器件,內(nèi)部沒(méi)有集成 DDS(Direct Digital Synthesizer,直接數(shù)字 式頻率合成器)的功能,但是可以通過(guò)控制 AD9708 的輸入數(shù)據(jù),使其模擬 DDS 的功能。例如,我們使用AD9708 輸出一個(gè)正弦波模擬電壓信號(hào),那么我們只需要將 AD9708 的輸入數(shù)據(jù)按照正弦波的波形變化即可,下圖為 AD9708 的輸入數(shù)據(jù)和輸出電壓值按照正弦波變化的波形圖。
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由上圖可知,數(shù)據(jù)在 0 至 255 之間按照正弦波的波形變化,最終得到的電壓也會(huì)按照正弦波波形變化,當(dāng)輸入數(shù)據(jù)重復(fù)按照正弦波的波形數(shù)據(jù)變化時(shí),那么 AD9708 就可以持續(xù)不斷的輸出正弦波的模擬電壓波形。需要注意的是,最終得到的 AD9708 的輸出電壓變化范圍由其外部電路決定的,當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為 0 時(shí),AD9708 輸出+5V 的電壓;當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為 255 時(shí),AD9708 輸出-5V 的電壓。; O" ?8 z( L" v7 Z( Z, O) Z, n
& M7 R: f4 d% q9 O8 R2 r2 R2 z! E由此可以看出,只要輸入的數(shù)據(jù)控制的得當(dāng),AD9708 可以輸出任意波形的模擬電壓信號(hào),包括正弦波、方波、鋸齒波、三角波等波形。/ N+ F! C" g( \
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高速DAC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)思路如下所示:" d+ l+ {: {8 `( ^
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9 y _5 t, C7 k2 @1 Q8 V2 a高速DAC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)如下所示:
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+ ^' t2 v9 V* }/ o/ ?9 F3 i- {; a圖中輸出的一對(duì)差分電流信號(hào)先經(jīng)過(guò)濾波器,再經(jīng)過(guò)運(yùn)放電路得到一個(gè)單端的模擬電壓信號(hào)。圖中右側(cè)的 W1 為滑動(dòng)變阻器,可以調(diào)節(jié)輸出的電壓范圍,推薦通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使輸出的電壓范圍在-5V 至+5V 之間,從而達(dá)到 AD 轉(zhuǎn)換芯片的最大轉(zhuǎn)換范圍。
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