16路 256Ksps 16bit AD 16路 10Ksps DA FMC子卡模块

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16路 256Ksps 16bit AD 16路 10Ksps DA FMC子卡模块

1.总体设计

本设计主要基于FMC结构完成16路AD输入，16路DA输出子卡的信号处理平台，AD芯片采用两片可8路16bit采集的AD7699，DA芯片采用两片低功耗8路16bit输出的AD5668，两块子卡通过Xilinx的FMC标准的连接器相连，相互配合形成可以与DSP和FPGA结合的模式，连接在Xilinx FPGA板卡上使用，主要用于软件无线电的验证平台和测试应用开发。

2.技术要求

1、FMC子卡AD接口，支持16路AD输入，DA接口，支持16路DA输出。 
2、连接SPI总线，用于对AD板，DA板芯片的配置。 
3、两片AD芯片 ， AD采用AD7699芯片，该芯片集成了8个16位的高速ADC，采样速率达500KSPS，输入信号幅值1V，50欧姆阻抗，物理接口为 SMA。 
4、两片DA，DA采用AD5668芯片，该芯片为16位分辨率，最大输入数据速率为10Ksps，AD5668是低功耗、八通道、12/14/16位缓冲电压输出数模转换器(DAC)，采用2.7 V至5.5 V单电源供电，通过设计保证单调性。所有配置均通过一个易于使用的三线式或四线式SPI接口完成。输出信号幅值为1V，50欧姆阻抗，物理接口为 SPA。 
5、支持外时钟输入，通过电阻切换，直接输入给ADDA芯片。 
6、开发工具CCS：用户在此开发工具上可使用标准的C（或C++）对于全部资源进行操作和信号处理（DSP）等。ISE包括设计输入、综合、仿真、实现和下载，涵盖了FPGA开发的全过程，从功能上讲，其工作流程无需借助任何第三方EDA软件。 
7、工作环境：商业级，考虑工业级应用。

3.处理板硬件结构

3.1 硬件结构 

3.2 硬件设计介绍

（1）FMC子卡AD部分

AD子卡设计选用2片 AD芯片AD7699实现16路AD信号的输入，每片支持8路信号，同时工作，平均每一路最大支持60Ksps采样，采用SPI口输入到FPGA。

整体AD系统基于FMC的SPA接口标准，AD子卡包括两片16bit位AD7699，该AD7699是一个8通道，16位，逐次逼近式（SAR）模数转换器（ADC），采用单电源，VDD。该低功耗数据采集系统AD7699包含用于多通道的所有组件，包括一个真正的16位SAR ADC无失码的低串扰的多通道分析器用于配置输入单端，内部包括4.096 V参考低漂移电压，温度传感器，一个极点滤波器。

该AD7699使用一个简单的串行外设接口（SPI）作对配置寄存器和接收转换结果设置。SPI接口使用一个单独的电源，VIO是设置为主芯片的逻辑电平功耗与吞吐量尺度。该AD7699读写操作指定以下时序为例。

（2）FMC子卡DA部分 
DA芯片选用 ADI公司的2片 AD5668，实现16路的16bit，建立时间约6uS的转换，即可到125Ksps转换率。支持外触发输入，实现多路AD的同步触发工作或者扩展轮询工作。 
AD5668: 八通道、16位DAC，内置5 ppm/°C片内基准电压源，采用16引脚TSSOP封装，采用2.7 V至5.5 V单电源供电，通过设计保证单调性。内部基准电压源则通过软件写入启用。利用LDAC功能可以同时更新所有DAC的输出，用户也能选择要同时更新的DAC通道。另外还有一个异步CLR功能，可以将所有DAC更新至用户可编程码：零电平、中量程或满量程。AD5668采用多功能三线式串行接口，能够以最高50 MHz的时钟速率工作，并与标准SPI、DSP接口标准兼容。它内置片内精密输出放大器，能够实现轨到轨输出摆幅。 

3.3 供电要求

FMC接口供电。 
电压：+5V 2A ，+3.3V 2A。 
纹波：≤10%

3.4 AD/DA子卡应用举例

AD，DA参数的配置，通过SPI接口配置寄存器参数，实现AD、DA工作在合理的状态。 16路AD，进入FPGA，通过SRIO同时进入DSP，做简单的缓存，通过Hyperlink进入另外一个DSP，构成回环传送给FPGA并通过16路DA输出并通过网络发送到客户端进入PC机，缓存显示。

 

 

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