配套模塊an9238用戶手冊rev

1、2 通道高速 AD 模塊AN9238 用戶手冊Rev 1.0AN9627 用戶手冊:Copyright ©2012-2018芯驛電子科技（上海）公司:技術(shù)：旗艦店：郵箱:avic:傳真：ALINX：2 / 16AN9627 用戶手冊文檔修訂:3 / 16版本時間描述1.02020/3/11First ReleaseAN9627 用戶手冊第一部分 2 通道高速 AD 模塊說明介紹高速 AD 模塊 AN9238 為 2 路 65MSPS， 12 位的模擬信號轉(zhuǎn)數(shù)字信號模塊。模塊的 AD 轉(zhuǎn)換采用了 ADI 公司的 AD9238， AD9238支持 2路 AD 輸入轉(zhuǎn)換，所以 1 片 AD

2、9238一共支持 2 路的 AD 輸入轉(zhuǎn)換。模擬信號輸入支持模擬信號輸入，輸入電壓范圍為-5V+5V，接口為 SMA 插座。模塊有一個標(biāo)準(zhǔn) 2.54mm 間距的 40 針的排母，用于連接 FPGA 開發(fā)板，AN9238 模塊實物如下：AN9238 模塊實物圖4 / 16AN9627 用戶手冊1.1 AN9238 模塊的參數(shù)說明以下為 AN9238 高速 AD 模塊的詳細(xì)參數(shù):Ø AD 轉(zhuǎn)換：1 片 AD9238Ø AD 轉(zhuǎn)換通道：2 路;Ø AD 采樣速率： 65MSPS；Ø AD 采樣數(shù)據(jù)位數(shù)： 12 位；Ø 數(shù)字接口電平標(biāo)準(zhǔn)：+3.3V 的

3、 CMOS 電平Ø AD 模擬信號輸入范圍：-5V+5V；Ø 模擬信號輸入接口：SMA 接口；Ø 測量精度：10mV 左右；Ø 工作溫度：-40°85°；1.2 AN9238 模塊的結(jié)構(gòu)圖AN9238 高速 AD 模塊結(jié)構(gòu)圖5 / 16AN9627 用戶手冊第二部分 模塊功能說明2.1 AN9238 模塊原理框圖AN9238 模塊的原理設(shè)計框圖如下：AD1輸入12位AD1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)差分AD8138SMA接口65M AD1時鐘針 排母連接器AD2輸入12位AD2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)差分AD813865M AD2時鐘SMA接口關(guān)于 AD9238 的電路具體

4、參考設(shè)計請參考 AD9238 的手冊。2.2輸入及電路輸入 AD1 和 AD2 通過 J5 或者 J6 兩個 SMA 頭輸入，為-5V+5V。輸入的電壓板上通過AD8065和分壓電阻把-5V+5V 輸入的電壓縮小成-1V+1V。如果用戶想輸入更寬范圍的電壓輸入只要修改前端的分壓電阻的阻值。下表為模擬輸入信號和 AD8065輸出后的電壓對照表：6 / 1640SMA接口AD8065SMA接口SMA接口AD8065SMA接口雙通道ADAD9238AN9627 用戶手冊2.3轉(zhuǎn)差分及 AD 轉(zhuǎn)換-1V+1V 的輸入電壓通過AD8138轉(zhuǎn)換成差分信號（VIN+VIN），差分信號的共模電平由 AD 的

5、CML 管腳決定。下表為模擬輸入信號到 AD8138 差分輸出后的電壓對照表：2.4 AD9238 轉(zhuǎn)換默認(rèn) AD 是配置成 offset binary 的，AD 轉(zhuǎn)換的值如下圖所示：7 / 16AD 模擬輸入值A(chǔ)D8065輸出AD8138 差分輸出（VIN+VIN）-5V-1V-1V0V0V0V+5V+1V+1VAD 模擬輸入值A(chǔ)D8065輸出-5V-1V0V0V+5V+1VAN9627 用戶手冊在模塊電路設(shè)計中，AD9238 的 VREF 的值為 1V，這樣最終的模擬信號輸入和 AD 轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)如下：從表中我們可以看出，-5V 輸入的時候，AD9238 轉(zhuǎn)換的數(shù)字值最小，+5V輸入的時候，

6、AD9238 轉(zhuǎn)換的數(shù)字值最大。2.6 AN9238 數(shù)字輸出時序AD9238 雙通道 AD 的數(shù)字輸出為+3.3V 的 CMOS 輸出模式，2 路通道(A和 B）的數(shù)據(jù)和時鐘。AD 數(shù)據(jù)在時鐘的上降沿轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA 端可用 AD時鐘的采樣 AD 數(shù)據(jù)。8 / 16AD 模擬輸入值A(chǔ)D8055輸出AD8138 差分輸出（VIN+VIN）AD9238 數(shù)字輸出-5V-1V-1V0000000000000V0V0V100000000000+5V+1V+1V11111111111AN9627 用戶手冊2.7 模塊 AN9238 的引腳分配：下面只列了 40 針擴展接口的信號，具體用戶可以參考原理

7、圖。9 / 16Pin NumberSignal NameDescription1GND地2+5V5V 電源輸入3CH2_CLKAD 通道 B 的時鐘.4CH2_D0AD 通道 B 的數(shù)據(jù) DATA05CH2_D1AD 通道 B 的數(shù)據(jù) DATA16CH2_D2AD 通道 B 的數(shù)據(jù) DATA27CH2_D3AD 通道 B 的數(shù)據(jù) DATA38CH2_D4AD 通道 B 的數(shù)據(jù) DATA49CH2_D5AD 通道 B 的數(shù)據(jù) DATA510CH2_D6AD 通道 B 的數(shù)據(jù) DATA611CH2_D7AD 通道 B 的數(shù)據(jù) DATA712CH2_D8AD 通道 B 的數(shù)據(jù) DATA813CH2

8、_D9AD 通道 B 的數(shù)據(jù) DATA914CH2_D10AD 通道 B 的數(shù)據(jù) DATA1015CH2_D11AD 通道 B 的數(shù)據(jù) DATA1116CH2_OTRAD 通道 B 的電壓超出量程17-不用18-不用19CH1_D1AD 通道 A 的數(shù)據(jù) DATA120CH1_D0AD 通道 A 的數(shù)據(jù) DATA021CH1_D3AD 通道 A 的數(shù)據(jù) DATA322CH1_D2AD 通道 A 的數(shù)據(jù) DATA223CH1_D5AD 通道 A 的數(shù)據(jù) DATA524CH1_D4AD 通道 A 的數(shù)據(jù) DATA425CH1_D7AD 通道 A 的數(shù)據(jù) DATA726CH1_D6AD 通道 A 的

9、數(shù)據(jù) DATA627CH1_D9AD 通道 A 的數(shù)據(jù) DATA928CH1_D8AD 通道 A 的數(shù)據(jù) DATA829CH1_D11AD 通道 A 的數(shù)據(jù) DATA1130CH1_D10AD 通道 A 的數(shù)據(jù) DATA1031CH1_CLKAD 通道 A 的時鐘.32CH1_OTRAD 通道 A 的電壓超出量程33-不用34-不用35-不用36-不用37GND地38GND地39-不用AN9627 用戶手冊第三部分 AD 采樣 DEMO 程序說明程序?qū)⑿盘柊l(fā)生器產(chǎn)生的波形動態(tài)的顯示到軟件 Signaltap（chipscope）上,另外把 AD到的數(shù)據(jù)定時的到串口,電腦上的串口調(diào)試工具上顯示實

10、際采集到的 AD 數(shù)據(jù)值。整個程序包含一個頂層模塊 ad9238_test.v 和三個子模塊：AD 轉(zhuǎn)化模塊(ad.v)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊(volt_cal.v)，串口程序(uart.v)。其中 AD 轉(zhuǎn)化模塊 ad.v完成 AD 數(shù)據(jù)的; 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊 volt_cal.v 完成電壓和 16 進制到十進制的格式轉(zhuǎn)換; 串口程序 uart.v 完成數(shù)據(jù)的 ASIC 碼的串口數(shù)據(jù)。FPGA 的 AD 模塊測試的功能框圖如下：FPGAch2_dec 19:0Txch2_sigAd2_in11:0AN9238uartvolt_calRxch1_dec 19:0Ad1_in11:0ch1_sigAd1_c

11、lkAd2_clk65MhzPLL50Mhz下面對 FPGA用到的各個模塊做一下簡單的功能介紹：1.volt_cal.v數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的功能是把AD 模塊進來的 12 位的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成 20 位的十進制的電壓數(shù)據(jù)。AD 模塊進來的 12 位數(shù)據(jù)為正負(fù)符號位，計算電壓得時候需要先把的符號位去除，剩余的 11bit 數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)換成電壓值。bcd.v 程序是把 16 位的十六進制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 20 位的十進制的數(shù)據(jù)。10 /16SigalTap/ chipscope40-不用AN9627 用戶手冊2.uart.v串口程序定時向串口26 個字符來顯示通道 1 和通道 2 的電壓值，串口十進制的電壓值時需要轉(zhuǎn)

12、換為 ASIC 碼調(diào)用了串口串口時鐘產(chǎn)生程序，按照波特率 9600電壓值到 PC 上位機。第四部分 硬件連接和測試AN9328 模塊和 FPGA 開發(fā)板的硬件連接很簡單，只要把 40 針接口跟開發(fā)板的擴展口對插就可以（AX301B/AX4010 接 J1 口, AX309 接 J3）。以下為AX301B 開發(fā)板的和 AN9328 的硬件連接圖：開發(fā)板上電, 信號發(fā)生器產(chǎn)生-5V+5V 的正選波，頻率為 200Khz。11 /16AN9627 用戶手冊1. AX301B 開發(fā)板為例在 Quartus 軟件里打開 signaltap，ad9238_test.sof 文件。后，運行 signalta

13、p, 波形界面會顯示一路正選波信號。12 /16AN9627 用戶手冊改變信號器使它產(chǎn)生-5V+5V 的方波，ad 通道會顯示方波。我們這里可以十六進制觀察信號，設(shè)置成 16 進制顯示如下。2. AX309 開發(fā)板為例以下為AX309 開發(fā)板的和 AN9328 的硬件連接圖：13 /16AN9627 用戶手冊在 Impact 軟件里ad9238_test.bit 文件, 然后打開 chipscope 軟件，在 chipscope 里打開 ad9238_test.cpj 工程。點擊"Open Cable/Search JTAG Chain”按鈕，連接開發(fā)板。打開 Bus Plot 界面，這時波形界面