?? ——12位高速adc存儲電路設計與實現(xiàn).htm
字號:
<TD align=middle width="23%">參考電壓模式</TD>
<TD align=middle width="19%">輸入量程</TD>
<TD align=middle width="20%">參考電壓/V</TD>
<TD align=middle width="19%">連接端(起點)</TD>
<TD align=middle width="19%">連接端(終點)</TD></TR>
<TR class=main>
<TD align=middle width="23%">內部電壓<BR>內部電壓<BR>內部電壓</TD>
<TD align=middle width="19%">2<BR>4<BR>2≤量程≤4且量程=2×VREF</TD>
<TD align=middle
width="20%">1<BR>2<BR>1≤VREF≤2且VREF=(1+R1/R2)</TD>
<TD align=middle width="19%">SENSE<BR>SENSE<BR>R1<BR>R2</TD>
<TD align=middle
width="19%">VREF<BR>REFCOM<BR>VREF和SENSE<BR>SENSE和REFCOM</TD></TR>
<TR class=main>
<TD align=middle width="23%">外部電壓(非動態(tài))</TD>
<TD align=middle width="19%">2≤量程≤4</TD>
<TD align=middle width="20%">1≤VREF≤2</TD>
<TD align=middle width="19%">SENSE<BR>VREF</TD>
<TD align=middle width="19%">AVDD<BR>EXT.REF(外部REF)</TD></TR>
<TR class=main>
<TD align=middle width="23%">外部電壓(動態(tài))</TD>
<TD align=middle width="19%">2≤量程≤4</TD>
<TD align=middle width="20%">外部驅動的CAPB、CAPT決定</TD>
<TD align=middle
width="19%">SENSE<BR>VREF<BR>EXT.REF<BR>EXT.REF</TD>
<TD align=middle
width="19%">AVDD<BR>AVSS<BR>CAPT<BR>CAPB</TD></TR></TBODY></TABLE>
<P><B>4 AD9225的存儲方案設計</B></P>
<P> 在高速數(shù)據(jù)采集電路的實現(xiàn)中,有兩個關鍵的問題:一是模擬信號的高速轉換;二是變換后數(shù)據(jù)的存儲及提取。AD9225的采樣速度可達25Msps,完全可以滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求,故首要解決的關鍵問題是與存儲器的配合問題。
在數(shù)據(jù)采集電路中, 有以下幾種存儲方案可供選擇。</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">(1)分時存儲方案</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">分時存儲方案的原理是將高速采集到的數(shù)據(jù)進行分時處理,
通過高速鎖存器按時序地分配給N個存儲器。雖然電路中增加了SRAM的片數(shù),但使存儲深度增加,用低價格的SRAM構成高速數(shù)據(jù)存儲電路,獲得較高的(單位速度×單位存儲深度)/價格比。但由于電路單數(shù)據(jù)口的特點,不利于數(shù)據(jù)的實時處理,并且為使數(shù)據(jù)被鎖存后留有足夠的時間讓存儲器完成數(shù)據(jù)的存儲,需要產(chǎn)生特殊的寫信號線。<BR><IMG
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width=549 vspace=10 border=0><BR><FONT size=3>
</FONT><SPAN class=main1>(2)雙端口存儲方案</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">雙端口存儲器的特點是,在同一個芯片里,同一個存儲單元具有相同的兩套尋址機構和輸入輸出機構,可以通過兩個端口對芯片中的任何一個地址作非同步的讀和寫操作,讀寫時間最快達到十幾ns。當兩個端口同時(5
ns以內 )對芯片中同一個存儲單元尋址時,
芯片中有一個協(xié)調電路將參與協(xié)調。雙端口存儲器方案適用于小存儲深度、數(shù)據(jù)實時處理的場合。由于雙端口存儲器本身具備了兩套尋址系統(tǒng),在電路的設計時,可以免去在數(shù)據(jù)存儲和讀取時對地址時鐘信號的切換問題的考慮,使數(shù)據(jù)變得簡單和快捷。</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">(3)先進先出存儲方案</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">先進先出存儲器的同一個存儲單元配備有兩個口:一個是輸入口,只負責數(shù)據(jù)的寫入;另一個是輸出口,只負責數(shù)據(jù)的輸出。先進先出(FIFO)存儲器方案適用于小存儲深度,數(shù)據(jù)需實時處理的場合。</P>
<P> 對用戶而言,存儲器的存儲速度和存儲容量是一對矛盾體:雙口RAM和FIFO可以實現(xiàn)很高的存儲速度,但其存儲容量難以滿足對大量數(shù)據(jù)存儲的需求;一般的靜態(tài)RAM雖然速度有限,但其存儲深度卻是雙口RAM和FIFO難以企及的,并且可以容易地實現(xiàn)多片擴展。對高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言,由于采樣速率快、數(shù)據(jù)多,要求存儲深度比較大,實時處理的難度比較高,一般的靜態(tài)RAM就可以滿足速度要求。628512容量為512Kbit,存取時間70
ns,可以滿足10Msps以上的采樣要求,比較具有典型意義。圖4是AD9225與628512的接口電路圖,存儲方案實際是分時存儲的特例。<BR><IMG
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border=0><BR> AD9225輸出的12位數(shù)據(jù),再加溢出指示位OTR共13位與兩片628512相連。兩片628512組成并聯(lián)結構,由同一地址發(fā)生器產(chǎn)生地址,同一寫信號線控制寫操作。20位地址發(fā)生器由五片同步計數(shù)器74161構成。注意,此處不能采用異步計數(shù)器,因為異步計數(shù)器的輸出延時太大。</P>
<P> 存儲器的存儲過程可以分解成三個過程來討論:①
地址碼加在RAM芯片的地址輸入端,選中相應的存儲單元,使其可以進行寫操作。② 將要寫入的數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)總線上。③
加上片選信號及寫信號,這兩個有效信號打開三態(tài)門,使DB上的數(shù)據(jù)進入輸入回路,送到存儲單元的位線上,從而寫入該存儲單元。</P>
<P> 圖4所示的接口電路中,地址碼信息和數(shù)據(jù)碼信息在同一時鐘信號的上升沿產(chǎn)生,片選線由地址發(fā)生器的最高位(A19)提供。寫信號線是接口的最關鍵部分,它必須保證在AD9225轉換完成以后,在保持地址信息和數(shù)據(jù)信息不變的情況下,有足夠的低電平持續(xù)時間完成存儲操作。低速的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可直接采用CLK作為寫信號。高速ADC在使用時,對時鐘的占空比要求很高。AD9225要求CLK的占空比在45%~55%之間,如果還直接采用CLK作為寫信號,將難以滿足要求。例如,如果采樣速率為10
Msps,CLK的低電平持續(xù)時間僅為50 ns,小于628512的存儲時間70
ns,因此,必須要對晶振信號進行適當?shù)倪壿嬣D換以獲得足夠的寫周期。考慮到寫信號僅在低電平狀態(tài)有效,在產(chǎn)生信號時,可以盡量減少高電平的持續(xù)時間。經(jīng)過多次仿真試驗,作者采用圖5所示的邏輯控制電路來獲得相應的寫信號。<BR><IMG
height=284 hspace=40 src="——12位高速ADC存儲電路設計與實現(xiàn).files/9f.gif"
width=480 vspace=10 border=0><BR> 對應于此邏輯電路的時序如圖6所示。</P>
<P><B>5 結 論</B></P>
<P> 本文詳細介紹了一種高
速A/D轉換芯片AD9225的結構和應用,在比較了各種高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的存儲方案的基礎上,給出了AD9225與628512存儲器的接口電路。該電路實際上是高速ADC與一般RAM接口的縮影。在寫信號的實現(xiàn)上,采用了控制邏輯,具有創(chuàng)新性和通用性。</P></SPAN>
<P></P></DIV></TD></TR>
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<TD width=75>【<A href="javascript:doPrint();">打印本稿</A>】</TD>
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<P>【<A
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<TD width=79>【<A
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