1 AD/DA子板簡介
深圳明德?lián)P科技教育有限公司（簡稱MDY）研發(fā)了一款低成本的AD/DA子板模塊，命名為mdyGpioAd9248Tlv5638，該子板放置了一個(gè)兩通道的ADC (AD9248)和一個(gè)兩通道的DAC (TLV5638)，mdyGpioAd9248Tlv5638子板模塊規(guī)格如表一所示。AD/DA子板的原理框圖如圖1所示。AD9248的模擬輸入為SMA同軸連接器，經(jīng)過單端轉(zhuǎn)差分后送入AD9248。DAC的兩路模擬輸出經(jīng)過運(yùn)放跟隨后連接到SMA。觸發(fā)信號同樣通過SMA輸入。AD9248的數(shù)字輸出、時(shí)鐘信號，TLV5638的SPI控制信號以及觸發(fā)信號連接到間距2.54mm的40Pin連接器上。整個(gè)子板模塊供電3.3V。實(shí)物圖正面如圖2（a）所示，實(shí)物圖背面如圖2（b）所示，尺寸56 mmí52 mm。
表一 mdyGpioAd9248Tlv5638子板模塊規(guī)格
ADC | AD9248 采樣率65MHz，14位 |
DAC | TLV5638，12位 |
| 差分運(yùn)放 | THS4521 |
| 運(yùn)放 | LM6142 |
| 工作電壓/最大電流 | 3.3V |
| 模塊尺寸、工藝 | 56*52mm、沉金工藝 |
| 工作溫度 | -40°C~+85°C |
圖1 AD/DA子板模塊的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2 （a） AD/DA實(shí)物圖正面，（b）AD/DA實(shí)物圖背面。
2 mdyGpioAd9248Tlv5638子板模塊詳細(xì)介紹
2.1 AD9248芯片
AD9248是一款雙核、3 V、14位、20/40/65 MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），集成了兩個(gè)高性能采樣保持放大器和一個(gè)基準(zhǔn)電壓源。它采用多級差分流水線架構(gòu)，內(nèi)置輸出糾錯(cuò)邏輯，在最高65 MSPS數(shù)據(jù)速率時(shí)可提供14位精度，并保證在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)無失碼。利用寬帶寬、差分采樣保持放大器（SHA），用戶可以選擇包括單端應(yīng)用在內(nèi)的各種輸入范圍和偏移。該器件適用于各種應(yīng)用，包括在連續(xù)通道中切換滿量程電平的多路復(fù)用系統(tǒng)，以及采用遠(yuǎn)超過Nyquist速率的頻率對輸入進(jìn)行采樣。AD9248適用于通信、成像和醫(yī)療超聲等應(yīng)用。采用雙單端獨(dú)立時(shí)鐘輸入來控制所有內(nèi)部轉(zhuǎn)換周期。AD9248-65提供一個(gè)占空比穩(wěn)定器（DCS），可用來補(bǔ)償較大的時(shí)鐘占空比波動(dòng)，使轉(zhuǎn)換器保持出色的性能。數(shù)字輸出數(shù)據(jù)格式為標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制或二進(jìn)制補(bǔ)碼。超量程信號表示溢出狀況，可由最高有效位來確定是下溢還是上溢。AD9248采用先進(jìn)的CMOS工藝制造，提供節(jié)省空間的64引腳LQFP封裝，額定溫度范圍為-40°C至+85°C工業(yè)溫度范圍。AD9248的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。
圖3 AD9248的結(jié)構(gòu)示意圖
本模塊中ADC選用的采樣率為65 MSPS，參考電平選用內(nèi)部1 V參考電平，輸入模擬差分信號范圍是2 Vpp，共模電平為1 V。
2.2 TLV5638
TLV5638是一個(gè)雙12位電壓輸出DAC，具有靈活的3線串行接口。該串行接口允許與TMS320、SPI?、QSPI?和Microwire?串行端口的直接相連。它被編程為一個(gè)16位的串行數(shù)據(jù)，包含4個(gè)控制位和12個(gè)數(shù)據(jù)位。電阻串的輸出電壓由一個(gè)X2增益軌至軌輸出緩沖器緩沖。該緩沖器具有AB類輸出級，以提高穩(wěn)定性和減少沉淀時(shí)間。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的可編程時(shí)間使設(shè)計(jì)者能夠優(yōu)化速度與功耗。憑借其片上可編程的精密電壓基準(zhǔn)， TLV5638簡化了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于它能夠提供高達(dá)1 mA的電壓源，因此該基準(zhǔn)也可作為系統(tǒng)基準(zhǔn)使用。該器件采用CMOS工藝，設(shè)計(jì)用于2.7 V至5.5 V的單電源工作。8引腳SOIC封裝，以減少在標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)、工業(yè)和汽車溫度范圍內(nèi)減少電路板空間。TLV5638的功能框圖如圖4所示。
圖4 TLV5638的功能框圖
本模塊中DAC參考電平選用內(nèi)部1.024V參考電平，輸出模擬信號范圍是0-2V。
2.3 THS4521
THS4521器件具有非常低的功耗、全差分軌到軌輸出的運(yùn)算放大器，帶寬：145 MHz（AV = 1 V/V）。輸出可以共模控制（帶低偏移）。供電電壓 +2.5 V (±1.25 V) 到 +5.5 V (±2.75 V)。本模塊中共模輸出電壓設(shè)置為1 V，與ADC完美匹配。THS4521電路如5圖所示。
2.4 LM6142
LM6142同樣為軌到軌輸出的低功耗兩通道運(yùn)算放大器，供電電源從1.8V到24V，帶寬17MHz。選用LM6142主要對DAC輸出進(jìn)行緩沖增加驅(qū)動(dòng)能力。LM6142電路如圖6所示。
圖6 LM6142電路圖
2.5 觸發(fā)信號
模塊上放置了一個(gè)SMA接口，直接連接到40 Pin連接器上，與主板上的FPGA相連，可以給系統(tǒng)接收外部觸發(fā)信號。該觸發(fā)信號的原理圖如圖7所示。
圖7 觸發(fā)信號原理圖
2.6 連接器管腳定義
該子板模塊上與FPGA通信的是一個(gè)40 Pin 間距2.54mm 連接器插座，AD9248的數(shù)字輸出、時(shí)鐘信號，TLV5638的SPI控制信號以及觸發(fā)信號連接到該連接上。
1 總結(jié)
深圳明德?lián)P科技教育有限公司研發(fā)的mdyGpioAd9248Tlv5638子板模塊，是一個(gè)低成本的AD/DA模塊，該子板上具有一個(gè)AD9248芯片和一個(gè)TLV5638芯片，對于二次開發(fā)來說，非常適合。
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4. 圖像項(xiàng)目
5. 高速多通道ADDA系統(tǒng)
6. 基于FPGA板卡研發(fā)
7. 多通道高靈敏電荷放大器
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