FPGA控制CLC5958型A/D转换器高速PCI采集

2010-06-25 21:12:58来源: 嵌入式公社

  引言

  随着信息技术的发展,基于微处理器的数字信号处理在测控、通讯、雷达等各个领域得到广泛的应用。被处理的模拟信号也在向高频、宽带方面发展,但这需要高速、高分辨率的数字采集卡以将模拟信号数字化。美国国家半导体公司新推出的系列高速、高分辨率模/数转换器(如CLC5958)就非常适用于需要高速、高分辨率的信号采集系统。

  用于PC的采集系统以前大多有用ISA总线结构,这种结构的最大缺点是传输速率低,无法实现高速数据的实时传输。而PCI总线则以其卓越的性能受到了广泛的应用。32位PCI总线的最大传输数据速率可达132MB/s,64位PCI总线的最大传输速率可达528MB/s。实际上,采用高性能的总线已经成为高速采集技术发展的趋势。

  利用FPGA(现场可编程门阵列)来连接高速A/D转换器和PC的PCI接口,可以充分利用可编程器件高速、灵活、易于升级、抗干扰性能的优点,并且可以大大缩短开发时间[1]。

  1 CLC5958型A/D转换器

  本数据采集系统中的A/D转换器采用美国国家半导体公司的CLC5958,该电路具有14位分辨率和52Mb/s的转换速度,而且动态输入频带宽,转换噪声低,非常适合于宽带、高频信号的采集。CLC5958集高保真采样保持器和14位多通道转换器于一体,其信号和时钟均采用差动输入方式,且内部集成有参考电压,可支持CMOS和TTL双重输出标准。采用0.8μmBiCMOS制作工艺。CLC5958的内部结构如图1所示。

CLC5958的内部结构

  CLC5958的基本特性如下:

  ●具有极宽的动态输入范围;

  ●奈奎斯特滤波器特性卓越;

  ●取样保持能力强;

  ●采用48引脚CSP封装;

  ●CMOS、TTL输出可选;

  ●取样速度可达52Ms/s,SFDR可达90dB,SNR可达70dB。

  CLC5958可应用于GSM、WCDMA、DAMPS、精确天线系统等通讯领域。其工作时序如图2所示。但在具体应用时,应注意以下问题。

工作时序

  (1)由于AIN和AIN模拟量差分输入端可通过片内500Ω输入电阻器接入,且内置3.25V标准参考电压。为了减小非线性输入的偏置电流,其输入耦合网络应尽可能接近电路。

  (2)ENCODE和ENCODE为时钟差分输入端,其参考电源为VCC,时钟输入可以为PECL电平,也可以为其他波形(如直流为1.2V峰值在VCC以下的正弦波)。输入时钟的噪声超低,转换时的SNR性能越高。但由于时钟输入采用非自偏置输入,所以每个输入信号必须指定“地”电平。

  (3)该电路的噪声主要来自采样保持器的非线性特性和转换器,因此,通过变压器的磁耦合来传递输入信号可以有效减少低频噪声。输入时钟在电路内部被分频产生内部控制信号,但在分频过程中可能产生1/4倍和1/8倍的时钟噪声,这些噪声一般不大于-90dBFS。

[1] [2] [3]

关键字:FPGA  CLC5958  A  D转换器  PCI采集

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0625/article_1207.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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