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[参考译文] ADS5404:数据转换器论坛

Guru**** 1128700 points
Other Parts Discussed in Thread: ADC3683, ADS54J69
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/data-converters-group/data-converters/f/data-converters-forum/1208322/ads5404-data-converters-forum

器件型号:ADS5404
主题中讨论的其他器件: ADC3683ADS54J69

大家好、

我正在使用器件型号为 ADS5404IZAY 的 ADC、并将 LVDS 输出与 Xilinx Zyn UltraScale FPGA 连接。 我们设计的 ADC 板已使用 FMC 连接器与 FPGA 板进行连接、但由于一些未知原因、当收集的 ADC LVDS 输出数据转换为直方图时、我会遇到图形周期性失真。 我怀疑此失真来自内部的 ADC、您能帮我解决这个问题吗? 之前是否观察到过类似情况?

我在此随附一份文档、其中包含一些实验测试的屏幕截图 、此实验测试是使用信号发生器输出作为 ADS5404IZAY ADC 系统通道 B 的输入(A 部分:已完成的实验)以及一些与 ADC 相关的电路运行的。 使用 FPGA 收集 LVDS 数据。

e2e.ti.com/.../ADC_5F00_ADS5404_5F00_debuggin-inputs.pdf

此外、为了给大家一个背景信息、我在此分享一些与系统相关的主要细节;

1) ADC 的差分输入 PCB 轨道受100E 阻抗控制。 LVDS 输出通道也受100E 阻抗控制。

2) 500MSPS 下的 ADC 操作。

3)在 ADC 通道 B 的差分输入之前有一个带有滤波器的 ADC 驱动器(文档中的 C 部分:ADC 输入差分驱动器电路)。

4)一个器件型号为"RC32504A"的时钟发生器芯片已用于向 ADC 提供高速时钟信号输入(文档中的 D 节:ADC 时钟发生器电路)

5)电路板上使用了开关稳压器、但 ADC 电源之前始终存在高 PSRR、低噪声 LDO。

6)整个电路板有一个单一的公共接地。

如果需要任何其他信息、请告诉我。

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    尊敬的 Shine:

    您能否提供用于 配置 ADC 的寄存器写入? 我可以在实验中测试配置寄存器写入值、并将其与您的数据进行比较。

    此致、Amy

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    e2e.ti.com/.../ADS5404_5F00_Regs.txt

    谢谢 Amy、

    这是我们要使用的 ADC 寄存器文件。

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    尊敬的 Shine:

    我将在实验中设置 EVM、并让您知道我找到的内容。  

    此致、Amy

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    此外、我会与团队联系、了解他们对您编制的 pdf 的看法。 感谢您提供详细信息。

    此致、Amy

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    尊敬的 Shine:

    我在实验中设置 ADS5404EVM、并使用1)模拟输入和2)测试模式对其进行测试。我还导出了相应的寄存器写入、并在此处提供。

    您提到过、"我们设计的 ADC 板使用 FMC 连接器与 FPGA 板连接、但由于一些未知原因、我得到了周期性失真"-只是为了说明、这是否在同一时间可以正常工作?

    此外、ADC 输入端的输入振幅是40mV 还是400mV? 信号生成的输出电平是多少?

    此致、Amy

    e2e.ti.com/.../ADS5404EVM_2D00_TestPatWrites0101.txt

     e2e.ti.com/.../ADS5404EVM_2D00_Fs500M_5F00_Ain125M.txt

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    尊敬的 Amy:

    非常感谢测试结果。 如 pdf 文件中的图所示、在随多个样本采集的数据的直方图中观察到了失真(样本详细信息在图中给出)、ADC 电压范围为-400mV 到+400mV、而不是在 FFT 或重建信号中。 您能否收集多个样本并绘制一个 ADC 电压范围为-400mV 至+400mV 的简单直方图、并检查是否在您的终端中观察到这些重复失真? 我们想知道该接口是内置于高速 ADC 中、还是时钟抖动、电源噪声等一些外部因素造成的。

    关于您提出的问题;

    1)所有测试的5个电路板从开始就已经存在失真。 我们关心的是、FFT 或重构的信号(如图所示)具有该失真模式、但仅在表示 ADC 电压范围的直方图中过量使用。

    2)输入电压; 40mV 和400mV 是信号发生器的输出、这里用作检查失真是否存在不同电压刻度的示例。

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    尊敬的 Shine:

    您的信号振幅非常低、分别为40mV 和400mV–我的 SIG 系列需要691 mV 或9.8 dBm 才能达到满量程。 我通过在实验练习中对 ADS5404EVM 进行设置、复制了您在电路板上看到的内容。 由于信号振幅非常低、我看到了类似的结果。

    对于10MHz 的模拟输入、数据表显示 ADC 的 SNR 约为60dB。

    使用 SNR 的公式[SNR = 6.02N + 1.76]--> 60dB = 6.02 N + 1.76 --> N = 9.8 = ENOB。 在理想情况下、完美的12位 ADC 应使用全部12位。 然而、由于各种噪声源、ENOB 会降低。

    此部件的满量程电压为 VFS = 1.0Vpp,LSBrms = VFS / 2 ^ N -->((1/2)/ sqrt (2)/ 2^(9.8))= 396.6 uVrms。 使用幅值可将 ADC 驱动至满量程输入的信号,使用最大分辨率步长--> 691 mVrms /396.6 uVrms = 1742步长。   使用的信号幅值为400 mVrms ---->400 mVrms /396.6 uVrms =1008步长,40 mVrms ---->40 mVrms /396.6 uVrms =100.8步长。 这是为什么信号在低振幅下出现失真的背后的数学原理–信号输入越低、使用的分辨率阶跃就越小。

    是否滤除 ADC 中的时钟和信号? 如果使用低质量信号发生器(如函数发生器)、预计您会看到较差的信号质量和显著的失真。

    此致、Amy

    此致、Amy

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    尊敬的 Amy:

    首先,非常感谢测试结果和这么快. 现在、对于可能发生失真而言、这非常合理。  此外、您是否还可以尝试对具有随机白噪声且最大信号振幅不超过150mV 作为输入的相同测试进行仿真? 这是为了 分析 振幅不同的随机信号在直方图中的行为、这是 本应用的主要用例。

    其次、关于时钟源、我们使用的是时钟发生器芯片和电路、如该线程共享文档的最后一页所述。 您和您的团队能否检查原理图部分、尤其是时钟发生器芯片、看看它是否对 ADC 采样引入了其他失真? 此外、请让我知道您对整个电路的反馈、干杯。

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    尊敬的 Shine:

    是的、我会在实验中检查一下我是否拥有此设置所需的硬件。 我还将在您的原理图上与团队进行核实。 时钟器件的抖动符合 ADC3683抖动要求规范、这很好。 我会在下个星期回复你的。  

    此致、Amy

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    尊敬的 Shine:

    我为 ADS5404EVM 设置了一个用于模拟输入的高斯白噪声发生器、请参见随附的直方图。  

    原理图和时钟源看起来我们可以、只是再次检查您是否遵循了数据表中有关时钟部分的建议。  

    我还附上了我正在使用的寄存器写入、您也可以仔细检查这些内容。  

    此致、Amy

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    尊敬的 Amy:

    感谢您提供这些宝贵的意见、因为我对理解这一失真问题非常有帮助。 现在、我想了解如何解决/更大限度地减少这一失真问题、因为我 将尝试使用非常小(在30mV 至300mV 范围内)的可变电压值重构到 ADC 的输入信号。

    您能否 为我们解决/最大程度减少该失真所需的所有重要参数提供建议、以及对于在采样率、比特率等方面与"ADS5404IZAY"相似的高速 ADC、我们可以提供的选项

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    尊敬的 Shine:

    您用于生成三角音调的信号发生器的模型是什么? 请联系我们。

    此致、Amy

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    尊敬的 Amy:

    信号发生器的型号为"TTI TGF4162"。 但我们会使用直接来自噪声源的随机信号(它无需是信号发生器)来测量 ADS5404IZAY。

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    尊敬的 Shine:

     TTI TGF4162具有 ps 级的抖动规格、而我正在使用的信号发生器(SMA100A)具有 fs 级的抖动规格。 这可能是信号中出现更多抖动的原因。 如果 您希望复制所提供的结果、则需要更高质量的信号发生器。

    此致、Amy

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    尊敬的 Amy:

    谢谢你。 信号发生器仅用作模拟输入、不用作时钟。 但是的、在实际用例中、我们使用板载白噪声源进行评估。 您能否建议我应该寻找哪些参数来以极低的信号振幅减小失真? 此外、您是否建议我需要寻找另一个 TI 系列的 ADC 来最大程度地减小或减少此失真、因为信号振幅的变化 范围为30mV 至300mV。

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    尊敬的 Shine:

    如果您需要评估大约30到300mV 的极小模拟输入信号。 那么您需要使用非常高的动态范围 ADC。 这意味着您需要查找16位或18位 ADC。 您计划使用的采样率是多少? 可以想到的是 ADC3683这样的器件。 请参阅数据表链接:

    www.ti.com/.../adc3683.pdf

    谢谢。

    Rob

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    您好!

    我要寻找的采样率大约为500MSPS。

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    尊敬的 Shine:

    列出您的应用所需的 ADC 的要求可能会更好。

    对于500MSPS 的采样率、采用 ADS54J69时的最佳 SNR 为74dB。 请参阅下面的链接。

    www.ti.com/.../ADS54J69

    您可以在 TI.com 上轻松地进行搜索。

    下面是指向参数表的链接、便于快速查看我们的整个 ADC 产品系列并根据您的需求进行选择。

    www.ti.com/.../products.html

    谢谢。

    Rob