mdyGpioAd9248Tlv5638子板模块(kuài)設計(jì)

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1 AD/DA子板簡介

深圳明(míng)德揚科技教育有(yǒu)限公司（簡稱MDY）研發(fà)了(le)一(yī)款低成(chéng)本(běn)的(de)AD/DA子板模块(kuài)，命名为(wèi)mdyGpioAd9248Tlv5638，該子板放(fàng)置了(le)一(yī)个(gè)两(liǎng)通(tòng)道(dào)的(de)ADC (AD9248)和(hé)一(yī)个(gè)两(liǎng)通(tòng)道(dào)的(de)DAC (TLV5638)，mdyGpioAd9248Tlv5638子板模块(kuài)規格如(rú)表(biǎo)一(yī)所(suǒ)示。AD/DA子板的(de)原理框图(tú)如(rú)图(tú)1所(suǒ)示。AD9248的(de)模拟輸入(rù)为(wèi)SMA同(tóng)軸連(lián)接器，經(jīng)过(guò)單端轉(zhuǎn)差分(fēn)後(hòu)送入(rù)AD9248。DAC的(de)两(liǎng)路(lù)模拟輸出(chū)經(jīng)过(guò)運放(fàng)跟随後(hòu)連(lián)接到(dào)SMA。觸發(fà)信(xìn)号(hào)同(tóng)樣(yàng)通(tòng)过(guò)SMA輸入(rù)。AD9248的(de)數字(zì)輸出(chū)、时(shí)鐘(zhōng)信(xìn)号(hào)，TLV5638的(de)SPI控制信(xìn)号(hào)以(yǐ)及(jí)觸發(fà)信(xìn)号(hào)連(lián)接到(dào)間(jiān)距2.54mm的(de)40Pin連(lián)接器上(shàng)。整个(gè)子板模块(kuài)供電(diàn)3.3V。实物(wù)图(tú)正(zhèng)面(miàn)如(rú)图(tú)2（a）所(suǒ)示，实物(wù)图(tú)背面(miàn)如(rú)图(tú)2（b）所(suǒ)示，尺寸(cùn)56 mmÍ52 mm。

表(biǎo)一(yī) mdyGpioAd9248Tlv5638子板模块(kuài)規格

图(tú)1 AD/DA子板模块(kuài)的(de)結構示意(yì)图(tú)

图(tú)2 （a） AD/DA实物(wù)图(tú)正(zhèng)面(miàn)，（b）AD/DA实物(wù)图(tú)背面(miàn)。

2 mdyGpioAd9248Tlv5638子板模块(kuài)詳细(xì)介紹

2.1 AD9248芯片(piàn)

AD9248是(shì)一(yī)款双(shuāng)核、3 V、14位、20/40/65 MSPS模數轉(zhuǎn)換器（ADC），集成(chéng)了(le)两(liǎng)个(gè)高(gāo)性(xìng)能(néng)采樣(yàng)保持(chí)放(fàng)大器和(hé)一(yī)个(gè)基準電(diàn)壓源。它(tā)采用(yòng)多(duō)級差分(fēn)流水(shuǐ)線(xiàn)架構，內(nèi)置輸出(chū)糾錯邏輯，在(zài)最(zuì)高(gāo)65 MSPS數據(jù)速率时(shí)可(kě)提(tí)供14位精度(dù)，并保證在(zài)整个(gè)工作温(wēn)度(dù)範圍內(nèi)无失碼。利用(yòng)宽(kuān)带(dài)宽(kuān)、差分(fēn)采樣(yàng)保持(chí)放(fàng)大器（SHA），用(yòng)戶可(kě)以(yǐ)選擇包(bāo)括單端應(yìng)用(yòng)在(zài)內(nèi)的(de)各(gè)種(zhǒng)輸入(rù)範圍和(hé)偏移。該器件(jiàn)适用(yòng)于(yú)各(gè)種(zhǒng)應(yìng)用(yòng)，包(bāo)括在(zài)連(lián)續通(tòng)道(dào)中(zhōng)切(qiè)換滿量(liàng)程電(diàn)平的(de)多(duō)路(lù)複用(yòng)系(xì)統，以(yǐ)及(jí)采用(yòng)遠(yuǎn)超过(guò)Nyquist速率的(de)頻率对(duì)輸入(rù)進(jìn)行采樣(yàng)。AD9248适用(yòng)于(yú)通(tòng)信(xìn)、成(chéng)像和(hé)醫療超聲等應(yìng)用(yòng)。采用(yòng)双(shuāng)單端独立时(shí)鐘(zhōng)輸入(rù)来(lái)控制所(suǒ)有(yǒu)內(nèi)部(bù)轉(zhuǎn)換周期(qī)。AD9248-65提(tí)供一(yī)个(gè)占空比稳定(dìng)器（DCS），可(kě)用(yòng)来(lái)補償較大的(de)时(shí)鐘(zhōng)占空比波(bō)動(dòng)，使轉(zhuǎn)換器保持(chí)出(chū)色(sè)的(de)性(xìng)能(néng)。數字(zì)輸出(chū)數據(jù)格式为(wèi)标(biāo)準二(èr)進(jìn)制或(huò)二(èr)進(jìn)制補碼。超量(liàng)程信(xìn)号(hào)表(biǎo)示溢出(chū)狀況，可(kě)由(yóu)最(zuì)高(gāo)有(yǒu)效位来(lái)确定(dìng)是(shì)下(xià)溢還(huán)是(shì)上(shàng)溢。AD9248采用(yòng)先(xiān)進(jìn)的(de)CMOS工藝制造，提(tí)供节(jié)省(shěng)空間(jiān)的(de)64引脚LQFP封(fēng)裝(zhuāng)，額定(dìng)温(wēn)度(dù)範圍为(wèi)-40°C至(zhì)+85°C工業温(wēn)度(dù)範圍。AD9248的(de)結構示意(yì)图(tú)如(rú)图(tú)3所(suǒ)示。

图(tú)3 AD9248的(de)結構示意(yì)图(tú)

本(běn)模块(kuài)中(zhōng)ADC選用(yòng)的(de)采樣(yàng)率为(wèi)65 MSPS，參考電(diàn)平選用(yòng)內(nèi)部(bù)1 V參考電(diàn)平，輸入(rù)模拟差分(fēn)信(xìn)号(hào)範圍是(shì)2 Vpp，共(gòng)模電(diàn)平为(wèi)1 V。

2.2 TLV5638

TLV5638是(shì)一(yī)个(gè)双(shuāng)12位電(diàn)壓輸出(chū)DAC，具有(yǒu)靈活的(de)3線(xiàn)串行接口(kǒu)。該串行接口(kǒu)允许與(yǔ)TMS320、SPI™、QSPI™和(hé)Microwire™串行端口(kǒu)的(de)直(zhí)接相連(lián)。它(tā)被(bèi)編程为(wèi)一(yī)个(gè)16位的(de)串行數據(jù)，包(bāo)含4个(gè)控制位和(hé)12个(gè)數據(jù)位。電(diàn)阻串的(de)輸出(chū)電(diàn)壓由(yóu)一(yī)个(gè)X2增益軌至(zhì)軌輸出(chū)緩沖器緩沖。該緩沖器具有(yǒu)AB類(lèi)輸出(chū)級，以(yǐ)提(tí)高(gāo)稳定(dìng)性(xìng)和(hé)減少(shǎo)沉澱时(shí)間(jiān)。數模轉(zhuǎn)換器的(de)可(kě)編程时(shí)間(jiān)使設計(jì)者(zhě)能(néng)够优化(huà)速度(dù)與(yǔ)功耗。凭借(jiè)其片(piàn)上(shàng)可(kě)編程的(de)精密電(diàn)壓基準， TLV5638簡化(huà)了(le)整个(gè)系(xì)統設計(jì)。由(yóu)于(yú)它(tā)能(néng)够提(tí)供高(gāo)达(dá)1 mA的(de)電(diàn)壓源，因(yīn)此(cǐ)該基準也(yě)可(kě)作为(wèi)系(xì)統基準使用(yòng)。該器件(jiàn)采用(yòng)CMOS工藝，設計(jì)用(yòng)于(yú)2.7 V至(zhì)5.5 V的(de)單電(diàn)源工作。8引脚SOIC封(fēng)裝(zhuāng)，以(yǐ)減少(shǎo)在(zài)标(biāo)準商業、工業和(hé)汽車温(wēn)度(dù)範圍內(nèi)減少(shǎo)電(diàn)路(lù)板空間(jiān)。TLV5638的(de)功能(néng)框图(tú)如(rú)图(tú)4所(suǒ)示。

图(tú)4 TLV5638的(de)功能(néng)框图(tú)

本(běn)模块(kuài)中(zhōng)DAC參考電(diàn)平選用(yòng)內(nèi)部(bù)1.024V參考電(diàn)平，輸出(chū)模拟信(xìn)号(hào)範圍是(shì)0-2V。

2.3 THS4521

THS4521器件(jiàn)具有(yǒu)非(fēi)常低的(de)功耗、全(quán)差分(fēn)軌到(dào)軌輸出(chū)的(de)運算放(fàng)大器，带(dài)宽(kuān)：145 MHz（AV = 1 V/V）。輸出(chū)可(kě)以(yǐ)共(gòng)模控制（带(dài)低偏移）。供電(diàn)電(diàn)壓 +2.5 V (±1.25 V) 到(dào) +5.5 V (±2.75 V)。本(běn)模块(kuài)中(zhōng)共(gòng)模輸出(chū)電(diàn)壓設置为(wèi)1 V，與(yǔ)ADC完美匹(pǐ)配。THS4521電(diàn)路(lù)如(rú)5图(tú)所(suǒ)示。

2.4 LM6142

LM6142同(tóng)樣(yàng)为(wèi)軌到(dào)軌輸出(chū)的(de)低功耗两(liǎng)通(tòng)道(dào)運算放(fàng)大器，供電(diàn)電(diàn)源從1.8V到(dào)24V，带(dài)宽(kuān)17MHz。選用(yòng)LM6142主(zhǔ)要(yào)对(duì)DAC輸出(chū)進(jìn)行緩沖增加驅動(dòng)能(néng)力。LM6142電(diàn)路(lù)如(rú)图(tú)6所(suǒ)示。

图(tú)6 LM6142電(diàn)路(lù)图(tú)

2.5  觸發(fà)信(xìn)号(hào)

模块(kuài)上(shàng)放(fàng)置了(le)一(yī)个(gè)SMA接口(kǒu)，直(zhí)接連(lián)接到(dào)40 Pin連(lián)接器上(shàng)，與(yǔ)主(zhǔ)板上(shàng)的(de)FPGA相連(lián)，可(kě)以(yǐ)給(gěi)系(xì)統接收(shōu)外(wài)部(bù)觸發(fà)信(xìn)号(hào)。該觸發(fà)信(xìn)号(hào)的(de)原理图(tú)如(rú)图(tú)7所(suǒ)示。

图(tú)7 觸發(fà)信(xìn)号(hào)原理图(tú)

2.6 連(lián)接器管(guǎn)脚定(dìng)義

該子板模块(kuài)上(shàng)與(yǔ)FPGA通(tòng)信(xìn)的(de)是(shì)一(yī)个(gè)40 Pin 間(jiān)距2.54mm 連(lián)接器插座，AD9248的(de)數字(zì)輸出(chū)、时(shí)鐘(zhōng)信(xìn)号(hào)，TLV5638的(de)SPI控制信(xìn)号(hào)以(yǐ)及(jí)觸發(fà)信(xìn)号(hào)連(lián)接到(dào)該連(lián)接上(shàng)。

1 總(zǒng)結

深圳明(míng)德揚科技教育有(yǒu)限公司研發(fà)的(de)mdyGpioAd9248Tlv5638子板模块(kuài)，是(shì)一(yī)个(gè)低成(chéng)本(běn)的(de)AD/DA模块(kuài)，該子板上(shàng)具有(yǒu)一(yī)个(gè)AD9248芯片(piàn)和(hé)一(yī)个(gè)TLV5638芯片(piàn)，对(duì)于(yú)二(èr)次(cì)開(kāi)發(fà)来(lái)说(shuō)，非(fēi)常适合。

温(wēn)馨提(tí)示：明(míng)德揚除了(le)培訓学習還(huán)有(yǒu)項目承接業务，擅长的(de)項目主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括的(de)方(fāng)向(xiàng)有(yǒu)以(yǐ)下(xià)幾(jǐ)个(gè)方(fāng)面(miàn)：

1. MIPI視頻拼接

2. SLVS-EC轉(zhuǎn)MIPI接口(kǒu)(IMX472 IMX492)

3. PCIE采集系(xì)統

4. 图(tú)像項目

5. 高(gāo)速多(duō)通(tòng)道(dào)ADDA系(xì)統

6. 基于(yú)FPGA板卡(kǎ)研發(fà)

7. 多(duō)通(tòng)道(dào)高(gāo)靈敏電(diàn)荷放(fàng)大器

8.射頻前(qián)端

http://old.mdy-edu.com/xmucjie/2023/0201/1865.html

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