AD板卡设计

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AD Board 设计

  • ADC芯片：原来采用AD7616

  • AD7616功能框图如下，主要对SEQEN、SER/PAR等引脚进行配置。 AD7616

  • 具体配置如下：

    • SER/PAR：串行或并行选择，这里选择并行。串行下数据采用2线、50MHz输出，无法跑满AD7616的完整带宽。并行采用16位输出，没有以上问题。

    • SER1W：并行下该引脚位 DB4，无需配置。

    • OS0-OS2：过采样控制，允许过采样提高分辨率，目前不需要。

    • HW_RNGSEL0、HW_RNGSEL1：软件/硬件模式选择与输入范围设定。

      • HW_RNGSELx = 00：软件模式，不采用。

      • HW_RNGSELx = 01：硬件模式，模拟输入范围为 ±2.5V；

      • HW_RNGSELx = 10：硬件模式，模拟输入范围为 ±5V；

      • HW_RNGSELx = 11：硬件模式，模拟输入范围为 ±10V.

      目前确定采用硬件模式，对于模拟输入的范围拟采用拨码开关的形式进行设定。

    • SWQEN：序列器使能，用于控制转换通道的顺序，即使能序列器后转换开始时，从V0x通道开始，到设定的通道结束。确定使能序列器。

    • CHSEL0-CHSEL0：设定序列器结束通道，按照3bits数进行设定。

    • BURST：突发，硬件模式下使能BURST功能，则一个序列中仅需要一个CONVST脉冲即可开始所有通道的转换，否则每进行一个通道的转换，都需要一个CONVST脉冲。

  • 深入对AD7616进行分析后发现，AD7616对多通道进行采样的方式为每个通道都进行ACQ-CONVST模式，即先采样后转换的模式。由于输入采用9:1的MUX，对比7606，AD7616输入缺少统一T/H电路，因此每对一个通道进行转换时就必须先采集后转换，使得每个部分内的8个通道转换共享 1M的采样率，即一对通达1M，4对通道则为250k，8对则为125k。

AD7606

  • 对于以上问题，具有2M、16通道的同步采样卡PXIe-6368是采用16个2M ADC、在转换开始信号上做同步实现的。

  • 对于每个通道都需要1M的采样率，目前需要更换芯片，可采用的芯片有AD7606C-16、LTC2324-16，主要特性:

    • AD7606C-16：8通道，每通道1M，16bits，8线串行或16位并行输出；

    • LTC2324-16：4通道，每通道2M，16bits，4线串行输出。

    • ADC拟采用LTC2324-16，则需要设计其前端驱动电路，主要为增益变换、衰减和抗混叠部分。前端电路的输入输出均采用差分形式设计，输入为±10V或±5V。

    • LTC2324-16的IO输出部分支持1.8V电压，可以直接与FPGA 1.8V BankIO 对接，无需IO电压转换。

  • 所有模拟信号输入：VHDCI68，由于不是通用型器件，需要自行在 AD 中绘制封装。VHDCI68接口物理长度为41.9cm。

  • AD Borad 尺寸：主要受到 1U 机箱的限制，需要进行划分。1U 机箱横向长度约42cm，则单个AD板卡最大可以长度可以支持到约10cm。考虑到空间利用，暂定单个AD板的长度为8cm，纵向长度视设计而定。

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