LINEAR TECHNOLOGY DC2222A Oversampling ADC s konfigurovatelným digitálním filtrem
LTC2500-32/LTC2508-32/LTC2512-24: 32-Bit/24-Bit Oversampling ADC s konfigurovatelným digitálním filtrem
POPIS
Demonstrační obvod 2222A obsahuje ADC LTC®2500-32, LTC2508-32 a LTC2512-24. LTC2500-32, LTC2508-32 a LTC2512-24 jsou nízkoenergetické, nízkošumové, vysokorychlostní, 32bitové/24bitové SAR ADC s integrovaným konfigurovatelným digitálním průměrovacím filtrem, které fungují z jediného 2.5V zdroje. Následující text se týká LTC2508-32, ale platí pro všechny díly, jediný rozdíl je samprychlost a počet bitů. DC2222A demonstruje výkon DC a AC LTC2508-32 ve spojení s deskami DC590 nebo DC2026 QuikEval™ a DC890 PScope™ pro sběr dat. Použijte DC590 nebo DC2026 k demonstraci DC výkonu, jako je špičkový šum a DC linearita. Použijte DC890, pokud jsou přesné sampling rate jsou požadovány nebo prokázat AC výkon, jako je SNR, THD, SINAD a SFDR. DC2222A je určen k zobrazení doporučeného uzemnění, umístění a výběru součástí, směrování a přemostění pro tento ADC.
Design files pro tuto desku plošných spojů včetně schématu, kusovníku a rozvržení jsou k dispozici na http://www.linear.com/demo/DC2222A nebo naskenujte QR kód na zadní straně desky. L, LT, LTC, LTM, Linear Technology a logo Linear jsou registrované ochranné známky a QuikEval a PScope jsou ochranné známky společnosti Linear Technology Corporation. Všechny ostatní ochranné známky jsou majetkem příslušných vlastníků.
Obrázek 1. Schéma připojení DC2222A
POSTUP RYCHLÉHO STARTU
Tabulka 1. Možnosti sestavení a hodin DC2222A
| SHROMÁŽDĚNÍ VERZE |
U1 ČÁST ČÍSLO |
MAX. VÝKON DATA HODNOTIT |
DF |
BITS |
MAX CLK IN FREKV |
VÝSTUP |
MODE |
ROZDĚLOVAČ |
| DC2222A-A | LTC2500IDKD-32 | 175 ks/s | 4 | 32 | 70 MHz | A | Žádné ověření | 100 |
| 173 ks/s | 4 | 32 | 70 MHz | A | Ověřte | 101 | ||
| 250 ks/s | 4 | 32 | 43 MHz | A | Distribuované čtení | 43 | ||
| 250 ks/s | 4 | 32 | 45 MHz | A | Verify + Dis. Číst | 45 | ||
| 800 ks/s | 1 | 24 | 80 MHz | B | 100 | |||
| DC2222A-B | LTC2508IDKD-32 | 3.472 ks/s | 256 | 32 | 80 MHz | A | Žádné ověření | 90 |
| 2.900 ks/s | 256 | 32 | 75 MHz | A | Ověřte | 101 | ||
| 3.906 ks/s | 256 | 32 | 43 MHz | A | Distribuované čtení | 43 | ||
| 3.906 ks/s | 256 | 32 | 45 MHz | A | Verify + Dis. Číst | 45 | ||
| 900 ks/s | 1 | 14 | 90 MHz | B | 100 | |||
| DC2222A-C | LTC2512IDKD-24 | 350.877 ks/s | 4 | 24 | 80 MHz | A | Žádné ověření | 57 |
| 303.03 ks/s | 4 | 24 | 80 MHz | A | Ověřte | 66 | ||
| 400 ks/s | 4 | 24 | 62.4 MHz | A | Distribuované čtení | 39 | ||
| 400 ks/s | 4 | 24 | 70.4 MHz | A | Verify + Dis. Číst | 44 | ||
| 1.5 Msps | 1 | 14 | 85.5 MHz | B | 57
|
Zkontrolujte, zda jsou všechny propojky nastaveny tak, jak je popsáno v části propojky DC2222A. Zejména se ujistěte, že VCCIO (JP3) je nastaveno do polohy 2.5V. Ovládání DC2222A pomocí DC890, když je JP3 DC2222A v poloze 3.3 V, způsobí znatelné snížení výkonu v SNR a THD. Výchozí připojení propojek konfiguruje ADC tak, aby používal vestavěnou referenci a regulátory. Analogový vstup je standardně stejnosměrný. Připojte DC2222A k DC890 USB High Speed Data Collection Board pomocí konektoru P1. (Nepřipojujte ovladač PScope a ovladač QuikEval současně.) Dále připojte DC890 k hostitelskému počítači pomocí standardního kabelu USB A/B. Aplikujte ±9V na označené svorky. Dále použijte sinusový zdroj s nízkým rozdílem jitteru na J2 a J4.
Připojte sinusovou nebo obdélníkovou vlnu s nízkým jitterem 2.5VP-P ke konektoru J1, použijte tabulku 1 jako vodítko pro vhodnou hodinovou frekvenci. Všimněte si, že J1 má zakončovací odpor 49.9Ω vůči zemi.
Spusťte software PScope (PScope.exe verze K86 nebo novější) dodaný s DC890 nebo si jej stáhněte z www.linear.com/software.
Kompletní softwarová dokumentace je k dispozici v nabídce Nápověda. Aktualizace lze stáhnout z nabídky Nástroje. Pravidelně kontrolujte aktualizace, protože mohou být přidány nové funkce.
Software PScope by měl rozpoznat DC2222A a automaticky se nakonfigurovat. Výchozí nastavení je číst filtrovaný výstup s nezaškrtnutým Ověření a Distribuované čtení a dolů Sampling Factor (DF) nastaven na nejmenší možnou hodnotu. Chcete-li to změnit, klikněte na nastavení možnosti Set Demo Bd na panelu nástrojů PScope, jak je znázorněno na obrázku 2. Pole Možnosti konfigurace zobrazené na obrázcích 3a, 3b a 3c umožňuje nastavení výstupu ADC, DF, Verify a Distributed Read. V případě LTC2500 je také možné zvolit typ filtru, kompresi zesílení a expanzi zesílení. Pokud není vybráno Ověřit, pak POSTUP RYCHLÉHO STARTU
minimální počet bitů bude taktován. Pokud zvolíte Verify, počet taktovaných bitů se zvýší o osm, což zahrnuje počet sampmnožství odebraných pro aktuální výstup. Distribuované čtení umožňuje použít pomalejší hodiny rozložením taktovaných dat na několik sekundamples. DF lze nastavit v širokém rozsahu, který je určen používaným zařízením. Zvýšení DF zlepší SNR. Teoreticky se SNR zlepší o 6dB, pokud se sníží sampling faktor se zvýší čtyřnásobně. V praxi referenční šum nakonec omezí zlepšení SNR. Zvýšení bypassového kondenzátoru REF (C20) nebo použití externí reference s nižším šumem prodlouží tento limit.
Kliknutím na tlačítko Collect (viz obrázek 4) začněte získávat data. Tlačítko Collect se poté změní na Pause, na které lze kliknout a zastavit sběr dat.
Obrázek 2. Panel nástrojů PScope
POSTUP RYCHLÉHO STARTU
DC590 NEBO DC2026 POSTUP RYCHLÉHO STARTU
DŮLEŽITÉ! Aby nedošlo k poškození DC2222A, ujistěte se, že JP6 u DC590 nebo JP3 u DC2026 je před připojením k DC3.3A nastaveno na 2222 V.
VCCIO (JP3) DC2222A by měl být v poloze 3.3 V pro provoz DC590 nebo DC2026 (QuikEval). Chcete-li použít ovladač QuikEval s DC2222A, je nutné připojit –9V a uzemnit svorky –9V a GND. 9V pro DC2222A poskytuje ovladač QuikEval. Připojte ovladač QuikEval k hostitelskému počítači pomocí standardního kabelu USB A/B. Připojte DC2222A k ovladači QuikEval pomocí dodaného 14vodičového plochého kabelu. (Nepřipojujte současně ovladač QuikEval a PScope.) Připojte zdroj signálu k J4 a J2. Při použití ovladače QuikEval není na J1 nutný žádný hodinový signál. Hodinový signál je poskytován prostřednictvím konektoru QuikEval (J3).
Spusťte software QuikEval (verze K109 nebo novější) dodaný s ovladačem QuikEval nebo si jej stáhněte z
DC590 NEBO DC2026 POSTUP RYCHLÉHO STARTU
Stisknutím tlačítka Konfigurace vyvoláte nabídku Možnosti konfigurace podobnou té, která je zobrazena pro PScope, s tím rozdílem, že je dostupný pouze filtrovaný výstup a neexistují žádné možnosti pro ověření a distribuované čtení. Zvýšení DF sníží šum, jak je znázorněno na histogramu na obrázku 6. Šum se sníží o druhou odmocninu počtu samples je zvýšen. V praxi jako vstupní objtagZvýšený referenční šum nakonec omezí zlepšení hluku.
Obrázek 6. Histogram QuikEval s DF = 1024
DC napájení
DC2222A vyžaduje ±9VDC a při provozu s taktem 115MHz odebírá přibližně 18mA/–90mA. Většina napájecího proudu je spotřebována FPGA, op amps, regulátory a diskrétní logika na desce. Vstup 9VDC objtage napájí ADC přes regulátory LT1763, které poskytují ochranu proti náhodnému zpětnému zkreslení. Další regulátory zajišťují napájení FPGA a op amps. Podrobnosti o připojení viz obrázek 1.
Při použití ovladače DC890 je nutné zajistit nízký jitter 2.5VP-P (pokud je VCCIO v poloze 3.3V, hodiny ampšířka by měla být 3.3VP-P.) sinusový nebo obdélníkový průběh k J1. Hodinový vstup je střídavě propojen, takže stejnosměrná úroveň hodinového signálu není důležitá. Doporučuje se generátor hodin, jako je Rohde & Schwarz SMB100A. I dobrý generátor hodin může začít produkovat znatelný jitter při nízkých frekvencích. Proto se doporučuje pro nižší sample pro rozdělení hodin s vyšší frekvencí na požadovanou vstupní frekvenci. Poměr hodinové frekvence k převodnímu poměru je uveden v tabulce 1. Pokud má být hodinový vstup řízen logikou, doporučuje se odstranit 49.9Ω terminátor (R5). Pomalé náběžné hrany mohou ohrozit SNR konvertoru v přítomnosti vysokého ampvstupní signály vyšší frekvence.
Paralelní datový výstup z této desky (0V až 2.5V ve výchozím nastavení), pokud není připojen k DC890, lze získat logickým analyzátorem a následně importovat do tabulkového procesoru nebo matematického balíčku v závislosti na požadované formě digitálního zpracování signálu. . Alternativně mohou být data přiváděna přímo do aplikačního obvodu. Použijte pin 50 P1 k zajištění dat. Data lze zachytit pomocí sestupné hrany tohoto signálu. V režimu ověření jsou pro každý údaj s vyžadovány dvě sestupné hranyample. Úrovně výstupního datového signálu na P1 lze také změnit na 0V až 3.3V, pokud aplikační obvod vyžaduje vyšší objemtagE. Toho je dosaženo posunutím VCCIO (JP3) do polohy 3.3V.
Výchozí reference je LTC6655 5V reference. Pokud je použita externí reference, musí se rychle usadit v přítomnosti závad na kolíku REF. Podle referenčního obvodu na obrázku 7 odpájejte R37 a použijte externí referenční objemtage na terminál VREF.
Výchozí ovladač pro analogové vstupy ADC na DC2222A je znázorněn na obrázcích 8a a 8b. Tyto obvody
vyrovnávací paměť vstupního signálu 0V až 5V aplikovaného na AIN+ a AIN–. Kromě toho pásmo těchto obvodů omezuje vstupní signál na vstupu ADC. Pokud má být ovladač LTC2508-32 Obrázek 8a použit pro AC aplikace, doporučuje se vyjmout kondenzátory C71 a C73 a nahradit je tenkovrstvými kondenzátory WIMA P/N SMDTC04470XA00KT00 4.7µF nebo ekvivalentními v pozicích C90 a C91. To zajistí nejnižší zkreslení.
NASTAVENÍ DC2222A
Tato demo deska je testována ve vlastní režii pomocí FFT sinusové vlny aplikované na diferenciální vstup demo desky. To zahrnuje použití zdroje hodin s nízkým jitterem spolu s diferenciálním výstupním sinusovým generátorem na frekvenci blízké 200 Hz. Úroveň vstupního signálu je přibližně –1dBFS. Vstup je posunut a filtrován pomocí obvodu znázorněného na obrázku 9. Typická FFT získaná s DC2222A je znázorněna na obrázku 4. Všimněte si, že pro výpočet skutečného SNR je třeba úroveň signálu (F1 amplitude = –1dB) musí být přidáno zpět k SNR, které zobrazuje PScope. S example zobrazený na obrázku 4 to znamená, že skutečný SNR by byl 123.54 dB namísto 122.54 dB, které zobrazuje PScope. Vezmeme-li součet RMS přepočteného SNR a THD, získáme SINAD 117.75 dB. Zobrazený THD byl získán s použitím volitelných kondenzátorů WIMA.
Obrázek 9. Řazení úrovně diferenciálu
Existuje řada scénářů, které mohou při hodnocení ADC přinést zavádějící výsledky. Jedním z běžných je napájení měniče frekvencí, která je podnásobkem sample rate, a který uplatní pouze malou podmnožinu možných výstupních kódů. Správná metoda je vybrat M/N frekvenci pro vstupní sinusovou frekvenci. N je počet samples v FFT. M je prvočíslo mezi jednou a N/2. Vynásobte M/N číslem sample rychlost získat vstupní sinusovou frekvenci. Další scénář, který může přinést špatné výsledky, je, pokud nemáte sinusový generátor schopný frekvence ppm
NASTAVENÍ DC2222A
přesnost nebo pokud jej nelze uzamknout na hodinovou frekvenci. Můžete použít FFT s okénkem ke snížení úniku nebo šíření fundamentu, abyste získali blízkou aproximaci výkonu ADC. Pokud je vyžadováno okno, doporučuje se okno Blackman-Harris 92dB. Pokud ampPokud je použit zesilovač nebo zdroj hodin se špatným fázovým šumem, okénko nezlepší SNR.
Rozložení
Stejně jako u každého vysoce výkonného ADC je tato část citlivá na rozložení. Oblast bezprostředně obklopující ADC na DC2222A by měla být použita jako vodítko pro umístění a směrování různých součástí spojených s ADC. Zde je několik věcí, které je třeba pamatovat při pokládání desky pro LTC2508-32. Zemnicí plocha je nezbytná pro dosažení maximálního výkonu. Bypass kondenzátory držte co nejblíže napájecím kolíkům. Použijte nízkoimpedanční návraty připojené přímo k zemní ploše pro každý bypass kondenzátor. Použití symetrického uspořádání kolem analogových vstupů minimalizuje účinky parazitních prvků. Stínění analogových vstupních tras uzemněním pro minimalizaci vazby od jiných tras. Udržujte stopy co nejkratší.
Výběr komponentů
Při řízení ADC s nízkým šumem a nízkým zkreslením, jako je LTC2508-32, je důležitý výběr komponent, aby nedošlo ke snížení výkonu. Rezistory by měly mít nízké hodnoty, aby se minimalizoval šum a zkreslení. Kovové rezistory se doporučují pro snížení zkreslení způsobeného samozahříváním. Vzhledem k jejich nízkému objtagPro další snížení zkreslení by měly být použity NPO nebo stříbrné slídové kondenzátory. Jakákoli vyrovnávací paměť používaná pro AC aplikace by měla mít nízké zkreslení, nízký šum a rychlou dobu ustálení, jako jsou LTC6363 a LT6202. Pro stejnosměrné přesné aplikace je LTC2057 také přijatelný, pokud je aplikováno adekvátní výstupní filtrování.
PROPOJKY DC2222A
Definice
- JP1: EEPROM je pouze pro tovární použití. Nechte to ve výchozí pozici WP.
- JP2: Coupling vybírá AC nebo DC propojení AIN–. Výchozí nastavení je DC.
- JP3: VCCIO nastavuje výstupní úrovně na P1 buď na 3.3 V nebo 2.5 V. Použijte 2.5 V pro připojení k DC890, což je výchozí nastavení. Použijte 3.3 V pro připojení k DC590 nebo DC2026.
-
JP4: CM nastavuje stejnosměrné předpětí pro AIN+ a AIN–, pokud jsou vstupy propojeny AC. Pro aktivaci AC propojení musí být nainstalovány R35 a R36 (R = 1k) znázorněné ve schématu na obrázku 10. Instalace těchto rezistorů zhorší THD vstupního signálu do ADC. VREF/2 je výchozí nastavení. Je-li zvoleno EXT, vstup společný režim voltage lze nastavit pomocí budicí svorky E5 (EXT_CM).
-
JP5: Coupling vybírá AC nebo DC propojení AIN+. Výchozí nastavení je DC.
DEMO MANUÁL DC2222A
DEMONSTRAČNÍ DESKA DŮLEŽITÉ UPOZORNĚNÍ
Copyright © 2004, Linear Technology Corporation
1630 McCarthy Blvd., Milpitas, CA 95035-7417
408-432-1900 ● FAX: 408-434-0507 ● www.linear.com
Dokumenty / zdroje
 |
LINEAR TECHNOLOGY DC2222A Oversampling ADC s konfigurovatelným digitálním filtrem [pdfUživatelská příručka DC2222A, Oversampling ADC s konfigurovatelným digitálním filtrem, DC2222A Oversampling ADC s konfigurovatelným digitálním filtrem, ADC s konfigurovatelným digitálním filtrem, Oversampling ADC, ADC |
