LINEAR TECHNOLOGY DC2222A 過載amp具有可配置數字濾波器的 ADC
LTC2500-32/LTC2508-32/LTC2512-24: 32-Bit/24-Bit Oversamp具有可配置數字濾波器的 ADC
描述
演示電路 2222A 採用 LTC®2500-32、LTC2508-32 和 LTC2512-24 ADC。 LTC2500-32、LTC2508-32 和 LTC2512-24 是低功率、低噪聲、高速、32 位/24 位 SAR ADC，具有一個集成的可配置數字平均濾波器，該濾波器採用單 2.5V 電源工作。 以下文本指的是 LTC2508-32，但適用於所有部件，唯一的區別是amp文件速率和位數。 DC2222A 展示了 LTC2508-32 與 DC590 或 DC2026 QuikEval™ 和 DC890 PScope™ 數據採集板相結合的 DC 和 AC 性能。 使用 DC590 或 DC2026 展示 DC 性能，例如峰峰值噪聲和 DC 線性度。 如果精確，請使用 DC890amp要求或展示交流性能，如 SNR、THD、SINAD 和 SFDR。 DC2222A 旨在顯示此 ADC 的推薦接地、組件佈局和選擇、佈線和旁路。
設計 file此電路板的 s 包括原理圖、BOM 和佈局可在 http://www.linear.com/demo/DC2222A 或掃描板子背面的二維碼。 L、LT、LTC、LTM、Linear Technology 和 Linear 徽標是註冊商標，QuikEval 和 PScope 是 Linear Technology Corporation 的商標。 所有其他商標均為其各自所有者的財產。
圖 1. DC2222A 連接圖
快速啟動程序
表 1. DC2222A 裝配和時鐘選項
| 集會 版本 |
U1 部分 數位 |
最大輸出 數據 速度 |
DF |
比特幣 |
最大時鐘輸入 頻率 |
輸出 |
模式 |
分頻器 |
| DC2222A-A | LTC2500IDKD-32 | 175ksps | 4 | 32 | 70兆赫 | A | 沒有驗證 | 100 |
| 173ksps | 4 | 32 | 70兆赫 | A | 核實 | 101 | ||
| 250ksps | 4 | 32 | 43兆赫 | A | 分佈式讀取 | 43 | ||
| 250ksps | 4 | 32 | 45兆赫 | A | 驗證 + Dis。 讀 | 45 | ||
| 800ksps | 1 | 24 | 80兆赫 | B | 100 | |||
| DC2222A-B | LTC2508IDKD-32 | 3.472ksps | 256 | 32 | 80兆赫 | A | 沒有驗證 | 90 |
| 2.900ksps | 256 | 32 | 75兆赫 | A | 核實 | 101 | ||
| 3.906ksps | 256 | 32 | 43兆赫 | A | 分佈式讀取 | 43 | ||
| 3.906ksps | 256 | 32 | 45兆赫 | A | 驗證 + Dis。 讀 | 45 | ||
| 900ksps | 1 | 14 | 90兆赫 | B | 100 | |||
| DC2222A-C | LTC2512IDKD-24 | 350.877ksps | 4 | 24 | 80兆赫 | A | 沒有驗證 | 57 |
| 303.03ksps | 4 | 24 | 80兆赫 | A | 核實 | 66 | ||
| 400ksps | 4 | 24 | 62.4兆赫 | A | 分佈式讀取 | 39 | ||
| 400ksps | 4 | 24 | 70.4兆赫 | A | 驗證 + Dis。 讀 | 44 | ||
| 1.5Msps | 1 | 14 | 85.5兆赫 | B | 57
|
檢查以確保所有跳線都按照 DC2222A 跳線部分中的說明進行設置。 尤其要確保將 VCCIO (JP3) 設置為 2.5V 位置。 當 DC2222A 的 JP890 處於 3V 位置時，使用 DC2222 控制 DC3.3A 會導致 SNR 和 THD 的性能明顯下降。 默認跳線連接將 ADC 配置為使用板載基準電壓源和穩壓器。 模擬輸入默認為直流耦合。 使用連接器 P2222 將 DC890A 連接到 DC1 USB 高速數據採集板。 （不要同時連接 PScope 控制器和 QuikEval 控制器。）接下來，使用標準 USB A/B 電纜將 DC890 連接到主機 PC。 在指示的端子上施加 ±9V。 接下來對 J2 和 J4 應用一個低抖動差分正弦信號源。
使用表 2.5 作為適當時鐘頻率的指南，將低抖動 1VP-P 正弦波或方波連接到連接器 J1。 請注意，J1 有一個 49.9Ω 的端接電阻接地。
運行 DC86 隨附的 PScope 軟件（PScope.exe 版本 K890 或更高版本）或從 www. Linear.com/software.
完整的軟件文檔可從幫助菜單中獲得。 可以從“工具”菜單下載更新。 定期檢查更新，因為可能會添加新功能。
PScope 軟件應能識別 DC2222A 並自動配置自身。 默認設置是在未選擇驗證和分佈式讀取且 Down S 的情況下讀取過濾後的輸出ampling 因子 (DF) 設置為可能的最小值。 要更改此設置，請單擊 PScope 工具欄的 Set Demo Bd Options 設置，如圖 2 所示。圖 3a、3b 和 3c 所示的配置選項框允許設置 ADC 輸出、DF、驗證和分佈式讀取。 對於 LTC2500，還可以選擇濾波器類型、增益壓縮和增益擴展。 如果未選擇驗證，則快速啟動程序
最小位數將被同步輸出。 如果選擇了驗證，則時鐘輸出的位數增加八，其中包括 s 的數量amp當前輸出所採用的文件。 分佈式讀取允許通過將時鐘輸出的數據分散到多個 s 上來使用較慢的時鐘amp萊斯。 DF 可以在很寬的範圍內設置，這取決於所使用的設備。 增加 DF 將提高 SNR。 理論上，如果下降 s，SNR 將提高 6dBampling 因子增加了四倍。 在實踐中，參考噪聲最終會限制 SNR 的提高。 增加 REF 旁路電容 (C20) 或使用較低噪聲的外部基準將擴大此限制。
單擊收集按鈕（參見圖 4）開始採集數據。 然後收集按鈕變為暫停，單擊它可以停止數據採集。
圖 2. PScope 工具欄
快速啟動程序
DC590 或 DC2026 快速啟動程序
重要的！ 為避免損壞 DC2222A，請確保 DC6 的 JP590 或 DC3 的 JP2026 設置為 3.3V，然後再連接到 DC2222A。
DC3A 的 VCCIO (JP2222) 應處於 3.3V 位置以進行 DC590 或 DC2026 (QuikEval) 操作。 要將 QuikEval 控制器與 DC2222A 一起使用，必須將 –9V 和接地連接到 –9V 和 GND 端子。 9V DC2222A 由 QuikEval 控制器提供。 使用標準 USB A/B 電纜將 QuikEval 控制器連接到主機 PC。 使用提供的 2222 芯帶狀電纜將 DC14A 連接到 QuikEval 控制器。 （不要同時連接 QuikEval 和 PScope 控制器。）將信號源應用到 J4 和 J2。 使用 QuikEval 控制器時，J1 不需要時鐘信號。 時鐘信號通過 QuikEval 連接器 (J3) 提供。
運行 QuikEval 控制器隨附的 QuikEval 軟件（K109 或更高版本）或從
DC590 或 DC2026 快速啟動程序
按下配置按鈕將打開一個配置選項菜單，該菜單類似於 PScope 中所示的菜單，不同之處在於只有過濾的輸出可用，並且沒有驗證和分佈式讀取的選項。 增加 DF 會降低噪聲，如圖 6 的直方圖所示。噪聲會降低 s 次數的平方根amples 增加。 在實踐中，作為輸入 voltage 是增加參考噪聲，最終會限制噪聲的改善。
圖 6. DF = 1024 的 QuikEval 直方圖
直流電源
DC2222A 需要 ±9VDC，並在以 115MHz 時鐘運行時消耗大約 18mA/–90mA。 大部分電源電流被 FPGA 消耗，op amps、穩壓器和板上的分立邏輯。 9VDC輸入電壓tage 通過 LT1763 穩壓器為 ADC 供電，該穩壓器提供針對意外反向偏置的保護。 額外的穩壓器為 FPGA 和運算器提供電源 amps。 有關連接的詳細信息，請參見圖 1。
使用 DC890 控制器時需要提供低抖動 2.5VP-P（如果 VCCIO 在 3.3V 位置，時鐘 amp緯度應為 3.3VP-P。）正弦波或方波至 J1。 時鐘輸入是交流耦合的，因此時鐘信號的直流電平並不重要。 推薦使用像 Rohde & Schwarz SMB100A 這樣的時鐘發生器。 即使是一個好的時鐘發生器也會開始在低頻下產生明顯的抖動。 因此建議用於較低的 sample rate 將較高頻率的時鐘分頻到所需的輸入頻率。 時鐘頻率與轉換率的比值如表 1 所示。如果要使用邏輯驅動時鐘輸入，建議去掉 49.9Ω 終結器（R5）。 緩慢的上升沿可能會危及轉換器的 SNR 在存在高 amp緯度較高頻率的輸入信號。
此板的並行數據輸出（默認為 0V 至 2.5V），如果未連接到 DC890，則可由邏輯分析儀採集，然後根據所需的數字信號處理形式導入電子表格或數學包. 或者，可以將數據直接饋送到應用電路中。 使用 P50 的引腳 1 鎖存數據。 可以使用該信號的下降沿鎖存數據。 在驗證模式下，每個數據需要兩個下降沿amp樂。 如果應用電路需要更高的音量，P1 處的數據輸出信號電平也可以更改為 0V 至 3.3Vtage. 這是通過將 VCCIO (JP3) 移至 3.3V 位置來實現的。
默認基準是 LTC6655 5V 基準。 如果使用外部基準，它必須在 REF 引腳上出現毛刺時快速穩定。 參考圖 7 的參考電路，拆焊 R37 並施加外部參考電壓tage 到 VREF 終端。
DC2222A 上 ADC 模擬輸入的默認驅動器如圖 8a 和 8b 所示。 這些電路
緩衝施加在 AIN+ 和 AIN– 的 0V 至 5V 輸入信號。 此外，這些電路對 ADC 輸入端的輸入信號進行頻帶限制。 如果要將 LTC2508-32 圖 8a 驅動器用於 AC 應用，則建議移除電容器 C71 和 C73，並在 C04470 和 C00 位置用 WIMA P/N SMDTC00XA4.7KT90 91µF 薄膜電容器或等效物代替。 這將提供最低的失真。
DC2222A 設置
該演示板通過對應用於演示板差分輸入的正弦波進行 FFT 進行內部測試。 這涉及使用低抖動時鐘源以及頻率接近 200Hz 的差分輸出正弦發生器。 輸入信號電平約為 –1dBFS。 使用圖 9 所示的電路對輸入進行電平轉換和濾波。使用 DC2222A 獲得的典型 FFT 如圖 4 所示。請注意，要計算實際 SNR，信號電平 (F1 amplitude = –1dB) 必須添加回 PScope 顯示的 SNR。 與前任amp如圖 4 所示，這意味著實際 SNR 將為 123.54dB，而不是 PScope 顯示的 122.54dB。 取重新計算的 SNR 和 THD 的 RMS 和，得到 117.75dB 的 SINAD。 顯示的 THD 是使用可選的 WIMA 電容器獲得的。
圖 9. 差分電平轉換器
在評估 ADC 時，有許多情況會產生誤導性結果。 一個常見的方法是給轉換器提供一個頻率，即 s 的約數ample rate，它只會使用一小部分可能的輸出代碼。 正確的方法是為輸入正弦波頻率選擇一個 M/N 頻率。 N 是 s 的數量ampFFT 中的文件。 M是2到N/XNUMX之間的質數。 將 M/N 乘以 sample rate 來獲得輸入正弦波的頻率。 另一種可能產生不良結果的情況是，如果您沒有能夠實現 ppm 頻率的正弦發生器
DC2222A 設置
精度，或者如果它不能鎖定到時鐘頻率。 您可以使用帶窗口的 FFT 來減少基波的洩漏或擴展，從而獲得 ADC 性能的近似值。 如果需要加窗，推薦使用 Blackman-Harris 92dB 窗。 如果 amp使用相位噪聲較差的放大器或時鐘源，加窗不會提高 SNR。
佈局
與任何高性能 ADC 一樣，這部分對佈局很敏感。 DC2222A 上 ADC 周圍的區域應用作與 ADC 相關的各種組件的佈局和佈線指南。 在為 LTC2508-32 佈置電路板時，請記住以下幾點。 接地層對於獲得最大性能是必要的。 使旁路電容盡可能靠近電源引腳。 為每個旁路電容器使用直接連接到接地層的低阻抗迴路。 在模擬輸入周圍使用對稱佈局將最小化寄生元件的影響。 用接地屏蔽模擬輸入走線，以盡量減少與其他走線的耦合。 使走線盡可能短。
元件選擇
在驅動諸如 LTC2508-32 之類的低噪聲、低失真 ADC 時，元件選擇很重要，以免降低性能。 電阻器應具有較低的值，以最大限度地減少噪聲和失真。 建議使用金屬膜電阻器以減少自熱引起的失真。 因為他們的低音量tage 係數，以進一步減少失真 NPO 或銀雲母電容器應使用。 任何用於 AC 應用的緩衝器都應具有低失真、低噪聲和快速建立時間，例如 LTC6363 和 LT6202。 對於 DC 精確應用，如果應用了足夠的輸出濾波，LTC2057 也是可以接受的。
DC2222A 跳線
定義
- JP1：EEPROM 僅供工廠使用。 將其保留在默認的 WP 位置。
- JP2：耦合選擇AIN-的交流或直流耦合。 默認設置為直流。
- JP3：VCCIO 將 P1 的輸出電平設置為 3.3V 或 2.5V。 使用 2.5V 連接到 DC890，這是默認設置。 使用 3.3V 連接到 DC590 或 DC2026。
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JP4：CM 為 AIN+ 和 AIN- 設置直流偏置（如果輸入為交流耦合）。 要啟用交流耦合，必須安裝圖 35 原理圖中所示的 R36 和 R1 (R = 10k)。 安裝這些電阻器會降低 ADC 輸入信號的 THD。 VREF/2 是默認設置。 如果選擇 EXT，則輸入共模電壓tage可以通過驅動端子E5（EXT_CM）來設置。
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JP5：耦合選擇AIN+的交流或直流耦合。 默認設置為直流。
演示手冊 DC2222A
演示板重要通知
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