CN203608183U - 一种双路高速模/数转换模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双路高速模/数转换模块，其特点是：包括两片高速模/数转换芯片Ⅰ、Ⅱ及芯片外围转换电路；所述的高速模/数转换芯片Ⅰ（1）上有输入管脚Ⅰ（4）和输出管脚Ⅰ（5），高速模/数转换芯片Ⅰ（1）连接时钟输入Ⅰ（6）；所述的高速模/数转换芯片Ⅱ（2）上有输入管脚Ⅱ（7）和输出管脚Ⅱ（8），高速模/数转换芯片Ⅱ（2）连接时钟输入Ⅱ（9）；所述的高速模/数转换芯片Ⅰ（1）和高速模/数转换芯片Ⅱ（2）由供电模块（3）供电；模块通过使用两个AD9226或AD9224芯片，提供了在65Msps或40Msps采样率下12位的双通道输出数据，可以满足双路高速数据采集与处理的要求。
Description
技术领域：
本实用新型涉及数字电路技术领域，具体地讲是一种双路高速模/数转换模块，主要用于对参加电子设计竞赛的学生的培训和参赛，也可用于教师指导下的本科课程设计和毕业设计开发。
背景技术：
随着数字电路技术的飞速发展，模/数转换作为数字化处理必不可少的重要手段，在数字信号处理领域以及大学生电子设计竞赛中的应用越来越广泛。
目前市面上大多数的模/数转换模块采样率和精度比较低，漏码率高，有些高性能的集成模/数转换模块线路连接复杂、价格过于昂贵，不适合在电子竞赛中使用。
实用新型内容：
本实用新型的目的是克服上述已有技术的不足，而提供一种经济实用的双路高速模/数转换模块，主要解决现有的模/数转换模块采样率和精度比较低、漏码率高及有些高性能的集成模/数转换模块结构复杂、价格昂贵等问题。
本实用新型的技术方案是：一种双路高速模/数转换模块，其特殊之处在于：包括两片高速模/数转换芯片Ⅰ、Ⅱ及芯片外围转换电路；所述的高速模/数转换芯片Ⅰ上有输入管脚Ⅰ和输出管脚Ⅰ，高速模/数转换芯片Ⅰ连接时钟输入Ⅰ；所述的高速模/数转换芯片Ⅱ上有输入管脚Ⅱ和输出管脚Ⅱ，高速模/数转换芯片Ⅱ连接时钟输入Ⅱ；所述的高速模/数转换芯片Ⅰ和高速模/数转换芯片Ⅱ由供电模块供电。
进一步的，所述的高速模/数转换芯片Ⅰ和高速模/数转换芯片Ⅱ为AD9226或AD9224高速模/数转换芯片。
进一步的，所述的AD9226高速模/数转换芯片采用单片、单电源供电、12位精度、65Msps高速模数转换器，芯片片内集成采样保持放大器和参考电压源。
进一步的，所述的AD9224高速模/数转换芯片采用单片、单电源供电、12位精度、40Msps高速模数转换器，芯片片内集成采样保持放大器和参考电压源。
进一步的，所述的芯片外围转换电路中的输入管脚Ⅰ和输入管脚Ⅱ采用单端交流耦合输入方式，输入电压范围为Vpp=4V；芯片外围转换电路中的时钟输入Ⅰ和时钟输入Ⅱ采用了交流耦合和电平搬移电路来实现3.3V的TTL逻辑电平到5V的CMOS逻辑电平的转换。
进一步的，所述的芯片外围转换电路中的供电模块包括两片电源稳压芯片MC78M05，实现从电源输入端电压的+12V输入到+5V稳压输出，分别为两片高速模/数转换芯片Ⅰ、Ⅱ提供模拟+5V电压。
进一步的，所述的芯片外围转换电路中的供电模块包括一片电源稳压芯片LM317，实现从电源输入端电压的+5V输入到+3.3V稳压输出，为两片高速模/数转换芯片Ⅰ、Ⅱ提供数字+3.3V电压。
本实用新型所述的一种双路高速模/数转换模块与现有技术相比具有如下有益效果：1、具有灵活的单电源工作电压范围（2.7 V至5.5 V）和低功耗特性，非常适合便携式和低功耗应用；通过降低满量程电流输出，可以将功耗进一步降至仅45 mW。此外，在省电模式下，待机功耗可降至约25 mW；2、具有纠正错误输出的逻辑功能，精确提供了在40Msps采样率下12位的输出数据，保证在完全可以运作的温度范围内无漏码；3、可以满足用户对于高速数据采集与处理的要求，用户可以通过FPGA核心模块板来完成对双路模/数转换的时序控制、数据的实时处理（如数字滤波、FFT等算法）以及波形的存储；4、模块线路连接简单，性价比高，完全能满足电子设计竞赛项目的指标要求，既可作为培训和学习工具，也可直接用于参赛，满足电子竞赛最小模块的竞赛规则。
附图说明：
图1是本实用新型的连接结构示意图；
图2是本实用新型的芯片外围输入输出电路图；
图3是本实用新型的芯片外围+5V电源供电电路图；
图4是本实用新型的芯片外围+3.3V电源供电电路图；
图5是本实用新型的模块测试波形图。
具体实施方式：
下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的描述；所举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限制本实用新型的范围。
实施例1，参见图1，选用AD9224高速模/数转换芯片，采用ADI公司生产的单片、单电源供电、12位精度、40Msps高速模数转换器，芯片片内集成高性能的采样保持放大器和参考电压源；AD9224采用的多级差分管道式传输结构，具有纠正错误输出的逻辑功能，精确提供了在40Msps采样率下12位的输出数据，保证在完全可以运作的温度范围内无漏码；AD9224高速模/数转换芯片Ⅰ 1上有输入管脚Ⅰ 4和输出管脚Ⅰ 5，将AD9224高速模/数转换芯片Ⅰ 1连接时钟输入Ⅰ 6；AD9224高速模/数转换芯片Ⅱ 2上有输入管脚Ⅱ 7和输出管脚Ⅱ 8，将AD9224高速模/数转换芯片Ⅱ 2连接时钟输入Ⅱ 9，再将AD9224高速模/数转换芯片Ⅰ 1和AD9224高速模/数转换芯片Ⅱ 2通过供电模块3进行供电；芯片外围转换电路中的输入管脚Ⅰ 4和输入管脚Ⅱ 7采用单端交流耦合输入方式，输入电压范围为Vpp=4V；芯片外围转换电路中的时钟输入Ⅰ 6和时钟输入Ⅱ 9采用了交流耦合和电平搬移电路来实现3.3V的TTL逻辑电平到5V的CMOS逻辑电平的转换；芯片外围转换电路中的供电模块3包括两片电源稳压芯片MC78M05 10，实现从电源输入端电压的+12V输入11到+5V稳压输出12，分别为两片AD9224芯片提供模拟+5V电压；芯片外围转换电路中的供电模块3包括一片电源稳压芯片LM317 13构成，实现从电源输入端电压的+5V输入14到+3.3V稳压输出15，为两片AD9224芯片提供数字+3.3V电压；制成的模块通过使用两个AD9224芯片，提供了在40Msps采样率下12位的双通道输出数据，可以满足双路高速数据采集与处理的要求。
AD9224芯片的工作原理如下：
（1）模拟输入
AD9224的模拟输入引脚是VINA、VINB，其绝对输入电压范围由电源电压决定：其中，AVSS正常情况下为0 V，AVDD正常情况下为+5V。AD9224有高度灵活的输入结构，可以方便地和单端或差分输入信号进行连接。采用单端输入时，VINA可通过直流或交流方式与输入信号耦合，VINB要偏置到合适的电压；采用差分输入时，VINA和VINB要由输入信号同时驱动。
（2）数字输出
AD9224采用直接二进制码输出12位的转换数据，并有一位溢出指示位（OTR），连同最高有效位可以用来确定数据是否溢出。
（3）参考电压的选用
设计中的参考电压使用内部参考电压，将SENSE与REFCOM引脚短接，使用2V内部参考电压，即采用0～4V输入电压范围的单边沿输入。当VINA小于等于0V时，数字输出为十六进制的000；当VINA大于等于4V时，数字输出为十六进制的FFF。
（4）外围电路设计
外围输入输出电路如图2所示。模拟输入采用单端交流耦合输入方式，输入电压范围为Vpp=4V；时钟输入采用了交流耦合和电平搬移电路来实现3.3V的TTL逻辑电平到5V的CMOS逻辑电平的转换。
外围+5V电源供电电路如图3所示。模块包括两片电源稳压芯片MC78M05实现从电源输入端的+12V电压到+5V的电压稳压，分别为两片AD9224芯片提供模拟+5V电压。
外围+3.3V电源供电电路如图4所示。模块包括一片电源稳压芯片LM317实现从电源输入端的+5V电压到+3.3V的电压稳压，为两片AD9224芯片提供数字+3.3V电压。
下面以“数/模转换模块测试实验”为例，具体说明该模块的用途及特点。
实验目的就是完成从数/模转换模块的输入信号后，借助ChipScope软件读取该信号。
本实验的基本原理是利用数/模转换模块采集信号（正弦波，三角波或者方波），FPGA读取采集结果并存储，由ChipScope软件读取FPGA核心模块内部储存的波形。该波形可由计算机直接显示出来，显示结果如图5所示。用该软件观察FPGA读取到的信号波形，若FPGA读取到的波形和输入波形一致，则说明数/模转换模块上的A/D电路工作正常。数/模转换模块上有两路A/D，要分别测试，测试方法一样。
同样，本实用新型的所述的高速模/数转换芯片Ⅰ和高速模/数转换芯片Ⅱ也可采用AD9226高速模/数转换芯片。
Claims (7)
1. 一种双路高速模/数转换模块，其特征在于：包括两片高速模/数转换芯片Ⅰ、Ⅱ及芯片外围转换电路；所述的高速模/数转换芯片Ⅰ（1）上有输入管脚Ⅰ（4）和输出管脚Ⅰ（5），高速模/数转换芯片Ⅰ（1）连接时钟输入Ⅰ（6）；所述的高速模/数转换芯片Ⅱ（2）上有输入管脚Ⅱ（7）和输出管脚Ⅱ（8），高速模/数转换芯片Ⅱ（2）连接时钟输入Ⅱ（9）；所述的高速模/数转换芯片Ⅰ（1）和高速模/数转换芯片Ⅱ（2）由供电模块（3）供电。
2.根据权利要求1所述的一种双路高速模/数转换模块，其特征是：所述的高速模/数转换芯片Ⅰ（1）和高速模/数转换芯片Ⅱ（2）为AD9226或AD9224高速模/数转换芯片。
3.根据权利要求2所述的一种双路高速模/数转换模块，其特征是：所述的AD9226高速模/数转换芯片采用单片、单电源供电、12位精度、65Msps高速模数转换器，芯片片内集成采样保持放大器和参考电压源。
4.根据权利要求2所述的一种双路高速模/数转换模块，其特征是：所述的AD9224高速模/数转换芯片采用单片、单电源供电、12位精度、40Msps高速模数转换器，芯片片内集成采样保持放大器和参考电压源。
5.根据权利要求1所述的一种双路高速模/数转换模块，其特征是：所述的芯片外围转换电路中的输入管脚Ⅰ （4）和输入管脚Ⅱ （7）采用单端交流耦合输入方式，输入电压范围为Vpp=4V；芯片外围转换电路中的时钟输入Ⅰ （6）和时钟输入Ⅱ （9）采用了交流耦合和电平搬移电路来实现3.3V的TTL逻辑电平到5V的CMOS逻辑电平的转换。
6.根据权利要求1所述的一种双路高速模/数转换模块，其特征是：所述的芯片外围转换电路中的供电模块（3）包括两片电源稳压芯片MC78M05（10），实现从电源输入端电压的+12V输入（11）到+5V稳压输出(12)，分别为两片高速模/数转换芯片Ⅰ、Ⅱ提供模拟+5V电压。
7.根据权利要求1所述的一种双路高速模/数转换模块，其特征是：所述的芯片外围转换电路中的供电模块（3）包括一片电源稳压芯片LM317（13），实现从电源输入端电压的+5V输入（14）到+3.3V稳压输出（15），为两片高速模/数转换芯片Ⅰ、Ⅱ提供数字+3.3V电压。
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| CN105549473A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-05-04 | 哈尔滨米米米业科技有限公司 | 高精密度数字电源 |
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