LINEARNA TEHNOLOGIJA DC2222A Oversampling ADC sa podesivim digitalnim filterom
LTC2500-32/LTC2508-32/LTC2512-24: 32-Bit/24-Bit Oversampling ADC sa podesivim digitalnim filterom
OPIS
Demonstraciono kolo 2222A sadrži ADC LTC®2500-32, LTC2508-32 i LTC2512-24. LTC2500-32, LTC2508-32 i LTC2512-24 su male snage, niske razine buke, velike brzine, 32-bit/24-bit SAR ADC sa integriranim konfigurabilnim filterom za digitalno usrednjavanje koji rade iz jednog napajanja od 2.5 V. Sljedeći tekst se odnosi na LTC2508-32, ali se odnosi na sve dijelove, jedina razlika je sampbrzina i broj bitova. DC2222A demonstrira DC i AC performanse LTC2508-32 u kombinaciji sa DC590 ili DC2026 QuikEval™ i DC890 PScope™ pločama za prikupljanje podataka. Koristite DC590 ili DC2026 da biste demonstrirali DC performanse kao što su šum od vrha do vrha i DC linearnost. Koristite DC890 ako je precizan sampling rates su potrebne ili da se demonstrira AC performanse kao što su SNR, THD, SINAD i SFDR. DC2222A je namijenjen da pokaže preporučeno uzemljenje, postavljanje i odabir komponenti, usmjeravanje i premošćavanje za ovaj ADC.
Dizajn files za ovu ploču, uključujući šemu, BOM i raspored, dostupni su na http://www.linear.com/demo/DC2222A ili skenirajte QR kod na poleđini ploče. L, LT, LTC, LTM, Linear Technology i Linear logo su registrovani zaštitni znakovi, a QuikEval i PScope su zaštitni znakovi Linear Technology Corporation. Svi ostali zaštitni znakovi su vlasništvo njihovih vlasnika.
Slika 1. Dijagram povezivanja DC2222A
POSTUPAK BRZOG POČETKA
Tabela 1. DC2222A sklop i opcije sata
| ASSEMBLY VERSION |
U1 PART BROJ |
MAX OUTPUT PODACI RATE |
DF |
BITS |
MAX CLK IN FREQ |
IZLAZ |
MODE |
DIVIDER |
| DC2222A-A | LTC2500IDKD-32 | 175ksps | 4 | 32 | 70MHz | A | No Verify | 100 |
| 173ksps | 4 | 32 | 70MHz | A | Verify | 101 | ||
| 250ksps | 4 | 32 | 43MHz | A | Distributed Read | 43 | ||
| 250ksps | 4 | 32 | 45MHz | A | Verify + Dis. Čitaj | 45 | ||
| 800ksps | 1 | 24 | 80MHz | B | 100 | |||
| DC2222A-B | LTC2508IDKD-32 | 3.472ksps | 256 | 32 | 80MHz | A | No Verify | 90 |
| 2.900ksps | 256 | 32 | 75MHz | A | Verify | 101 | ||
| 3.906ksps | 256 | 32 | 43MHz | A | Distributed Read | 43 | ||
| 3.906ksps | 256 | 32 | 45MHz | A | Verify + Dis. Čitaj | 45 | ||
| 900ksps | 1 | 14 | 90MHz | B | 100 | |||
| DC2222A-C | LTC2512IDKD-24 | 350.877ksps | 4 | 24 | 80MHz | A | No Verify | 57 |
| 303.03ksps | 4 | 24 | 80MHz | A | Verify | 66 | ||
| 400ksps | 4 | 24 | 62.4MHz | A | Distributed Read | 39 | ||
| 400ksps | 4 | 24 | 70.4MHz | A | Verify + Dis. Čitaj | 44 | ||
| 1.5Msps | 1 | 14 | 85.5MHz | B | 57
|
Provjerite jesu li svi kratkospojnici postavljeni kako je opisano u odjeljku DC2222A kratkospojnici. Posebno se uvjerite da je VCCIO (JP3) postavljen na 2.5V poziciju. Kontrolisanje DC2222A pomoću DC890 dok je JP3 DC2222A u položaju od 3.3V će uzrokovati primjetnu degradaciju performansi u SNR i THD. Podrazumevane veze kratkospojnika konfigurišu ADC da koristi ugrađenu referencu i regulatore. Analogni ulaz je po defaultu spojen DC. Povežite DC2222A na DC890 USB ploču za prikupljanje podataka velike brzine pomoću konektora P1. (Nemojte istovremeno povezivati PScope kontroler i QuikEval kontroler.) Zatim povežite DC890 sa glavnim računarom pomoću standardnog USB A/B kabla. Primijenite ±9V na naznačene terminale. Zatim primijenite diferencijalni sinusni izvor niske podrhtavanja na J2 i J4.
Povežite sinusni ili kvadratni 2.5VP-P niski jitter na konektor J1, koristeći tabelu 1 kao vodič za odgovarajuću frekvenciju takta. Imajte na umu da J1 ima završni otpornik od 49.9Ω prema masi.
Pokrenite softver PScope (PScope.exe verzija K86 ili novija) koji ste dobili uz DC890 ili ga preuzmite sa www.linear.com/software.
Kompletna softverska dokumentacija dostupna je u meniju Help. Ažuriranja se mogu preuzeti iz menija Alati. Povremeno provjeravajte ažuriranja jer se mogu dodati nove funkcije.
PScope softver bi trebao prepoznati DC2222A i automatski se konfigurirati. Podrazumevana postavka je čitanje filtriranog izlaza bez odabranih Verify i Distributed Read i Down Sampling Faktor (DF) postavljen na najmanju moguću vrijednost. Da biste to promijenili, kliknite na postavku Set Demo Bd Options na PScope alatnoj traci kao što je prikazano na slici 2. Okvir za opcije konfiguracije prikazan na slikama 3a, 3b i 3c omogućava postavljanje ADC izlaza, DF, Verify i Distributed Read. U slučaju LTC2500 također je moguće odabrati tip filtera, kompresiju pojačanja i proširenje pojačanja. Ako nije odabrana opcija Potvrdi, onda je PROCEDURA BRZOG POČETKA
minimalni broj bitova će se taktirati. Ako je odabrano Verify, broj bitova koji se taktiraju povećava se za osam, što uključuje broj sampuzete za trenutni izlaz. Distribuirano čitanje omogućava da se koristi sporiji sat tako što se podaci koji se taktiraju na više samples. DF se može podesiti u širokom rasponu koji je određen uređajem koji se koristi. Povećanje DF će poboljšati SNR. Teoretski, SNR će se poboljšati za 6dB ako se smanji sampling faktor se povećava za faktor četiri. U praksi, referentni šum će na kraju ograničiti poboljšanje SNR-a. Povećanje REF bypass kondenzatora (C20) ili korištenje vanjske reference manjeg šuma proširit će ovu granicu.
Kliknite na dugme Sakupi (pogledajte sliku 4) da biste započeli prikupljanje podataka. Dugme Prikupi se tada mijenja u Pauza, na koju možete kliknuti da biste zaustavili prikupljanje podataka.
Slika 2. PScope Toolbar
POSTUPAK BRZOG POČETKA
DC590 ILI DC2026 PROCEDURA BRZOG STARTA
BITAN! Da biste izbjegli oštećenje DC2222A, provjerite je li JP6 DC590 ili JP3 DC2026 podešen na 3.3V prije povezivanja na DC2222A.
VCCIO (JP3) DC2222A bi trebao biti u položaju 3.3 V za DC590 ili DC2026 (QuikEval) rad. Za korištenje QuikEval kontrolera s DC2222A, potrebno je primijeniti –9V i uzemljenje na –9V i GND terminale. 9V za DC2222A obezbeđuje QuikEval kontroler. Povežite QuikEval kontroler sa glavnim računarom pomoću standardnog USB A/B kabla. Povežite DC2222A na QuikEval kontroler pomoću isporučenog trakastog kabla sa 14 provodnika. (Nemojte istovremeno povezivati i QuikEval i PScope kontroler.) Primijenite izvor signala na J4 i J2. Nije potreban taktni signal na J1 kada se koristi QuikEval kontroler. Signal sata se obezbjeđuje preko QuikEval konektora (J3).
Pokrenite softver QuikEval (verzija K109 ili noviju) koji se isporučuje s QuikEval kontrolerom ili ga preuzmite sa
DC590 ILI DC2026 PROCEDURA BRZOG STARTA
Pritiskom na tipku Konfiguracija otvorit će se izbornik Konfiguracijskih opcija sličan onom prikazanom za PScope osim što je dostupan samo filtrirani izlaz i nema opcija za verifikaciju i distribuirano čitanje. Povećanje DF će smanjiti šum kao što je prikazano na histogramu na slici 6. Buka će se smanjiti za kvadratni korijen broja puta samples je povećan. U praksi, kao input voltagPovećana referentna buka će na kraju ograničiti poboljšanje buke.
Slika 6. QuikEval histogram sa DF = 1024
DC Power
DC2222A zahtijeva ±9VDC i troši približno 115mA/–18mA kada radi sa taktom od 90MHz. Većinu struje napajanja troši FPGA, op amps, regulatori i diskretna logika na ploči. 9VDC ulazna voltage napaja ADC preko LT1763 regulatora koji pružaju zaštitu od slučajnog obrnutog prednapona. Dodatni regulatori obezbeđuju napajanje za FPGA i op amps. Pogledajte sliku 1 za detalje o povezivanju.
Kada koristite DC890 kontroler potrebno je osigurati nizak jitter 2.5VP-P (ako je VCCIO u položaju 3.3V, sat amplituda bi trebala biti 3.3VP-P.) sinusni ili kvadratni val do J1. Ulaz sata je spojen naizmjeničnom strujom tako da DC nivo signala sata nije važan. Preporuča se generator takta kao što je Rohde & Schwarz SMB100A. Čak i dobar generator takta može početi proizvoditi primjetno podrhtavanje na niskim frekvencijama. Stoga se preporučuje za niže sample stope za podjelu sata više frekvencije na željenu ulaznu frekvenciju. Odnos frekvencije takta i stope konverzije prikazan je u Tabeli 1. Ako se ulaz takta pokreće logikom, preporučuje se uklanjanje 49.9Ω terminatora (R5). Sporo rastuće ivice mogu ugroziti SNR pretvarača u prisustvu visokog amplitude ulaznih signala veće frekvencije.
Paralelni izlaz podataka sa ove ploče (0V do 2.5V prema zadanim postavkama), ako nije povezan na DC890, može se dobiti logičkim analizatorom, a zatim uvesti u proračunsku tabelu ili matematički paket u zavisnosti od toga koji oblik digitalne obrade signala se želi . Alternativno, podaci se mogu unositi direktno u aplikacijsko kolo. Koristite pin 50 na P1 za zaključavanje podataka. Podaci se mogu zaključati korištenjem padajućeg ruba ovog signala. U modu za provjeru potrebne su dvije padajuće ivice za svaki podatak sample. Nivoi izlaznog signala podataka na P1 se također mogu promijeniti na 0V do 3.3V ako aplikacijsko kolo zahtijeva veći volumentage. Ovo se postiže pomeranjem VCCIO (JP3) u položaj 3.3V.
Zadana referenca je LTC6655 5V referenca. Ako se koristi eksterna referenca, ona se mora brzo smiriti u prisustvu kvarova na REF pinu. Pozivajući se na referentno kolo sa slike 7, odlemite R37 i primijenite eksternu referentnu voltage na VREF terminal.
Podrazumevani drajver za analogne ulaze ADC-a na DC2222A prikazan je na slikama 8a i 8b. Ova kola
baferuje ulazni signal od 0V do 5V primenjen na AIN+ i AIN–. Pored toga, ova kola ograničavaju opseg ulaznog signala na ADC ulazu. Ako se upravljački program LTC2508-32 Slika 8a koristi za AC aplikacije, preporučuje se da se kondenzatori C71 i C73 uklone i zamijene sa WIMA P/N SMDTC04470XA00KT00 4.7µF tankoslojnim kondenzatorima ili ekvivalentnim na pozicijama C90 i C91. Ovo će osigurati najmanju distorziju.
DC2222A SETUP
Ova demo ploča je testirana u kući uzimanjem FFT-a sinusnog vala primijenjenog na diferencijalni ulaz demo ploče. Ovo uključuje korištenje izvora takta sa niskim jitterom, zajedno sa diferencijalnim izlaznim sinusoidalnim generatorom na frekvenciji blizu 200Hz. Nivo ulaznog signala je približno –1dBFS. Ulaz se pomera po nivou i filtrira pomoću kola prikazanog na slici 9. Tipični FFT dobijen sa DC2222A prikazan je na slici 4. Imajte na umu da za izračunavanje stvarnog SNR, nivo signala (F1 amplitude = –1dB) mora se dodati SNR-u koji PScope prikazuje. Sa bivšimampprikazano na slici 4, to znači da bi stvarni SNR bio 123.54dB umjesto 122.54dB koje PScope prikazuje. Uzimajući RMS zbir preračunatog SNR-a i THD-a dobija se SINAD od 117.75dB. Prikazani THD je dobijen korišćenjem opcionih WIMA kondenzatora.
Slika 9. Diferencijalni menjač nivoa
Postoji niz scenarija koji mogu proizvesti obmanjujuće rezultate prilikom procjene ADC-a. Ono što je uobičajeno je napajanje pretvarača frekvencijom, koja je podvišestruka sample rate, i koji će koristiti samo mali podskup mogućih izlaznih kodova. Pravilna metoda je odabrati M/N frekvenciju za ulaznu frekvenciju sinusnog vala. N je broj samples u FFT. M je prost broj između jedan i N/2. Pomnožite M/N sa sampbrzina za dobijanje ulazne frekvencije sinusnog talasa. Drugi scenario koji može dati loše rezultate je ako nemate sinusni generator sposoban za ppm frekvenciju
DC2222A SETUP
preciznost ili ako se ne može zaključati na frekvenciju sata. Možete koristiti FFT sa prozorima da smanjite curenje ili širenje fundamentalnog, da biste dobili blisku aproksimaciju performansi ADC-a. Ako je potreban prozor, preporučuje se Blackman-Harris 92dB prozor. Ako je an ampkoristi se lifier ili izvor takta sa lošim faznim šumom, prozori neće poboljšati SNR.
Layout
Kao i kod svakog ADC-a visokih performansi, ovaj dio je osjetljiv na raspored. Područje neposredno oko ADC-a na DC2222A treba se koristiti kao smjernica za postavljanje i usmjeravanje različitih komponenti povezanih s ADC-om. Evo nekoliko stvari koje treba zapamtiti kada postavljate ploču za LTC2508-32. Uzemljenje je neophodno za postizanje maksimalnih performansi. Držite premosne kondenzatore što bliže pinovima napajanja. Koristite povrate niske impedancije spojene direktno na uzemljenje za svaki premosni kondenzator. Upotreba simetričnog rasporeda oko analognih ulaza će minimizirati efekte parazitskih elemenata. Zaštitite analogne ulazne tragove uzemljenjem kako biste minimizirali spajanje od drugih tragova. Neka tragovi budu što kraći.
Odabir komponenti
Kada vozite ADC sa niskim nivoom buke, niskog izobličenja, kao što je LTC2508-32, odabir komponenti je važan kako se ne bi pogoršale performanse. Otpornici bi trebali imati niske vrijednosti kako bi se smanjio šum i izobličenje. Preporučuju se otpornici metalnog filma kako bi se smanjila distorzija uzrokovana samozagrijavanjem. Zbog njihove niske zapreminetage koeficijente, za dalje smanjenje izobličenja treba koristiti NPO ili srebrne liskuna kondenzatore. Svaki bafer koji se koristi za aplikacije naizmenične struje treba da ima nisku distorziju, nisku buku i brzo vreme uspostavljanja, kao što su LTC6363 i LT6202. Za precizne DC aplikacije, LTC2057 je također prihvatljiv ako se primjenjuje adekvatno filtriranje izlaza.
DC2222A JUMPERS
Definicije
- JP1: EEPROM je samo za fabričku upotrebu. Ostavite ovo na zadanoj WP poziciji.
- JP2: Spajanje bira AC ili DC spregu AIN–. Podrazumevana postavka je DC.
- JP3: VCCIO postavlja nivoe izlaza na P1 na 3.3V ili 2.5V. Koristite 2.5V za povezivanje sa DC890 što je podrazumevana postavka. Koristite 3.3V za povezivanje sa DC590 ili DC2026.
-
JP4: CM postavlja DC bias za AIN+ i AIN– ako su ulazi povezani naizmjeničnom strujom. Da bi se omogućilo spajanje naizmeničnom strujom, moraju biti instalirani R35 i R36 (R = 1k) prikazani na šemi na slici 10. Instaliranje ovih otpornika će degradirati THD ulaznog signala u ADC. VREF/2 je zadana postavka. Ako se izabere EXT, ulazni zajednički režim voltage se može podesiti pogonskim terminalom E5 (EXT_CM).
-
JP5: Spajanje bira AC ili DC sprezanje AIN+. Podrazumevana postavka je DC.
DEMO PRIRUČNIK DC2222A
DEMONSTRACIJSKA TABLA VAŽNO OBAVJEŠTENJE
Autorsko pravo © 2004, Linear Technology Corporation
1630 McCarthy Blvd., Milpitas, CA 95035-7417
408-432-1900 ● FAX: 408-434-0507 ● www.linear.com
Dokumenti / Resursi
 |
LINEARNA TEHNOLOGIJA DC2222A Oversampling ADC sa podesivim digitalnim filterom [pdf] Korisnički priručnik DC2222A, Oversampling ADC sa podesivim digitalnim filterom, DC2222A Oversampling ADC sa podesivim digitalnim filterom, ADC sa podesivim digitalnim filterom, oversampling ADC, ADC |
