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| 高速模数转换器AD9481及其应用 | |||||
作者：姚哲 文章来源：Internet 点击数： 更新时间：2007-5-16  |
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关键词：模数转换；数据采集；雷达；AD9481 姚哲 国防科技大学电子科学与工程学院ATR实验室 引言 AD9481是ADI公司推出的双8位单片模数转换器，它高速、低功耗、小尺寸、易用于250MSPS编码速率。它有内部基准和跟踪/保持电路，用户只需提供3.3 V电源和差分时钟，而无需外基准或驱动元件。AD9481的数字输出与TTL/MOS兼容，并可选用偏移二进制码或二进制补码。它具有良好的线性和动态性能，被广泛应用于数字滤波器、仪器与测量、点对点无线电通信和数字预测回路中。AD9481的主要特点如下： ◆ 高速，低功耗，具有250 MSPS的转换速率，在250 MSPS时，每通道功耗为439 mW； ◆ 良好的线性：DNL(微分非线性)为0.35LSB；INL(积分非线性)为0.26LSB； ◆ 单电源3.3 V(3.0~3.6 V)，内部参考电压为1 V； ◆ 可输入单极性或差分模拟信号，输入电压范围为1Vp-p； ◆ 设有低功耗模式； ◆ 采用44引脚TQFP封装。 引脚功能和极限参数 AD9481芯片封装及引脚排列如图1所示，引脚功能如表1所列。 AD9481的极限参数如下： 供电电压(模拟、数字输入端)：-0.5~+4.0 V; 工作温度：-40℃~+85℃; 接点最高温度:150℃; 存储温度:150℃。 内部结构和功能 AD9481由一个跟踪/保持放大器、一个A/D变换器、一个逻辑控制器、一个时钟模块、一个内部参考电压模块和两个数据输出模块组成，其内部结构如图2所示。 AD9481的数据转换是在数据同步(DS)建立以后开始的，是在时钟脉冲信号(CLOCK)的控制下完成的。当信号输入后，信号会经跟踪/保持电路送往A/D变换器，此时，若DS+为高电平(DS-为低)，则A/D变换器不会进行采样量化编码，数据和时钟输出无效；若DS+信号位于要求的同步建立时间(tsds)内，且在时钟脉冲上升沿之前由高电平转变为低电平，则数据同步建立，A/D变换器开始工作。当时钟脉冲上升沿到来后，A/D变换器将对该时刻的信号值(记为第N点)进行采样量化编码，并于8个脉冲之后从A通道输出；当下一个时钟脉冲上升沿到来后，再对下一个时刻信号(记为第N+1点)值采样量化编码，同样于8个脉冲之后从通道B输出。AD9481就是这样实现对模拟信号的数字化的。其工作时序如图3所示。 注意事项 AD9481在使用时，应注意以下几点： (1)为了获得最佳的动态性能，该器件两输入端的输入阻抗应该匹配。通常在差分输入时可得到较好的性能，如果采取单极性输入，则SNR和SINAD将会降低。 (2)该器件可建立1 V稳定精确参考电压，并有两种模式可选择：内部参考和外部参考。SENSE(管脚33)接地(AGND)时为内部参考，为了确保差分信号输入范围在1VP-P，连接时，在VREF端分别接上0.1 μF和10 μF的去耦电容，如图4。SENSE接模拟输入(AVDD)时为外部参考，外部参考通常用在需要更高的精度和温度稳定性时，此接法可以改变器件的增益。 (3)任何高速ADC对采样时钟的质量都非常敏感，AD9481推荐采用输入差分时钟信号，它可以得到较好的动态性能。器件MC100LVEL16可满足此条件，可以用做此时钟驱动器。 AD9481在雷达数据采集系统中的应用 AD9481主要用在数据采集系统中实现对数据的模数转换。数据采集系统一般由A/D变换器、存储器、接口电路和控制电路组成。在雷达数据采集过程中，由于雷达信号频带宽，动态范围大，数据处理实时性要求高，所以必须选择高速A/D变换器。而AD9481频带宽，噪声低，转换速度快，尤其是对差分信号，其动态性能突出，同时可采用A、B两路输出结构，并可提供2个彼此反相的时钟(DCO+和DCO-)，以便后续设备锁存数据。但这会使数据输出速率降低一倍，从而降低对存储器的读写速度要求。因而在雷达数据采集中被广泛应用。 图5是AD9481在一雷达数据采集系统中的应用框图。该设计采用PCI总线接口S5933控制器。MC100LVEL16是一个时钟信号驱动器，用于为AD9481提供差分时钟信号。AD8138是模拟输入信号适配电路驱动器，它具有良好的电气特性，-3 dB带宽时可达320 MHz，能够输出幅度和反相匹配非常理想的差分信号。74LVT574为数据锁存器，IDT72V263为IDT公司推出的8 1921×8/16 384×9先进先出(FIFO)存储器，它具有双口输入输出、采集传送速度快和先进先出的特点，能满足高速数据传输的要求。 工作时，在主机(数字信号处理机或PC机)的控制信号作用下，可将A/D变换器采集的数据存入FIFO中。当FIFO存满时发出满信号，并停止写入，同时等待主机读出数据。当主机收到满信号时，便通过接口电路向FIFO发出读时钟指令，以读出存储的数据。 结束语 AD9481接口简单，使用方便灵活，并有很高的采样率。在需要高速实时数据采集和测量的应用场合中，该芯片具有很强的实用性。 参考文献 [1] Analog Devices, Inc . . 8-Bit , 250MSPS 3.3V A/D 9481.2004. |
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