前段时间不是去了徴格玩了一趟吗?后来也拿了一块评估板,第一次写高速的东西,献丑了!
主角是一颗流水线ADC,250M的采样率和14bit,可以给不少仪器使用,我也在实验室里面测试了一下,因为高速ADC对信号源的要求很高,所以我直接去原厂测试了。
高速平时评估的表面参数就是这个几个了
通道,采样率和位数:
对标的也是ADI和LT的,但是却没有做P2P,这也表明了自成一家的决心
使用两组独立的14 位流水线型 ADC CORE
在时钟的摆动下,数据通过LVDS接口送出
具备以下功能模块:采样保持电路(S/H);校正逻辑(每通道独立);时钟占空比稳定器(可选);SPI 可配置接口;DDR LVDS 数据输出驱动。
ADC的转换性能参数
标志 | 说明 | 最小 | 典型 | 最大 | 单位 |
---|---|---|---|---|---|
INL | 积分非线性 | -2 | ±1 | +2 | LSB |
DNL | 微分非线性 | -0.6 | ±0.35 | +0.6 | LSB |
Offset Error | 偏置误差 | -13 | ±5 | +13 | mV |
Gain Error | 增益误差 | -4 | ±1 | 2.2 | %FS |
SNR | 信噪比 | 70 | dB | ||
SFDR | 无杂散动态范围 | 90 | dB |
衡量 ADC 输出码和理想直线之间的最大偏离;单位是 LSB(最小码值单位)。
±1 LSB 属于较好精度,适用于中高分辨率 ADC。
衡量相邻码之间的间距是否一致;DNL > -1 LSB 时,ADC 不会出现“缺码”现象(missing codes);表中最大 ±0.6 LSB,说明精度较高,线性量化。
无输入时 ADC 输出的偏移电压;单位为 mV。表里面最大 ±13 mV,常通过校准或系统补偿去除。
理想满量程输入对应输出码偏离的比例误差;单位为 %FS(满量程百分比);±1%FS 属于典型精度,最大值 2.2%FS。
输入为正弦波时,ADC 输出的信号与噪声功率比;单位为 dB。
70 dB 对应 大约 11.3 位有效位数(ENOB):
指主频与最大杂散信号之间的功率差;单位为 dB。
表 90 dB,意味着高质量动态性能,表现优秀,适合频域应用。
输入频率 | SNR(dB) | SFDR(dB) | ENOB | THD(dB) |
---|---|---|---|---|
10 MHz | 68.97 | 92.77 | 11.16 | -91.25 |
20 MHz | 68.92 | 89.35 | 11.15 | -88.4 |
75 MHz | 67.94 | 84.89 | 10.97 | -83.85 |
110 MHz | 67.23 | 83.41 | 10.85 | -81.45 |
可配置两种格式(见寄存器 0x04):
FPGA,最近也是学会了百分之30(和大佬比是百分之一):
LVDS 输出数据时序图
展现了 ADC 如何以差分形式输出多个通道的数据字节、时钟和标志信号,常用于高速 ADC(如 AD9680、ZGAD250D14、AD9961 等)串行数据接口的理解和 FPGA 采集设计中。下面逐行解读时序图各组成部分:
图中展示了:
输入时钟(CLK±)
输出时钟(CLKOUT±)
通道数据(DA0~DB3,差分)
溢出标志位(OF±)
以N 个采样点为序号,每个采样输出包含多个通道,每通道分多位,每位分高低字节(lane 拆分),每个时钟周期输出一部分数据。
图中最上方的 CLK+/CLK-
是 ADC 的采样时钟输入;数据采样点如 N、N+1 等就是以此时钟采集。
tH
与 tL
:tH
:时钟高电平持续时间。
tL
:时钟低电平持续时间。
给下游 FPGA 做数据对齐、锁相参考用;对应 CLK
,但可能有相位延迟(tC
)。
tC
: CLK 到 CLKOUT 延迟。
ADC 采样数据通过多个 Lane 输出;每个通道的数据如 DA0、DA1、DB0、DB1,分别以双比特 DDR(Double Data Rate)在时钟沿交替输出。
每一位标有 N-6
, N-3
, N-2
表示这是第几个采样周期的数据。
比如DA0 N-6
表示第 N-6 个采样的 DA0 数据位;DA0_1±
表示 DA0 通道第一组差分输出(数据 lane)。
tD
:表示数据与 CLKOUT 的对齐延迟OF A/B 表示每个通道是否过载;这个标志位通常用于诊断输入信号是否超过 ADC 可承受的范围(即发生 clipping)。
每条数据线为差分对(+/-):如 DA0_1+ / DA0_1-。
每个通道输出的数据按时间分布交错,通过两个时钟边沿送出:
例如 DA0 N-6 与 DA1 N-6 为一个采样周期的两个字节;N-3 与 N-2 为后续采样值。
模拟一个采样过程
按照8 位,每通道量化为 0~255;每个时钟周期输出 2 个 4bit 数据(高4位+低4位);采用 Lane 交错格式 DAx±,模拟 LVDS 差分线输出。
这篇就先这样,后面再说,高速是一个全新的世界。
https://www.zynalog.com/upload/20250708/ZGAD250D14.pdf