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社区首页 >专栏 >来自国产的高速ADC-ZGAD250D14

来自国产的高速ADC-ZGAD250D14

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云深无际
发布2025-08-05 15:21:52
发布2025-08-05 15:21:52
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文章被收录于专栏:云深之无迹云深之无迹

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
高速平时评估的表面参数就是这个几个了

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
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

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**
使用两组独立的 **14 位流水线型 ADC CORE**

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
ADC的转换性能参数

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

1. INL(Integral Nonlinearity)积分非线性

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。

2. DNL(Differential Nonlinearity)微分非线性

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。

3. Offset Error(零偏差)

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。

4. Gain Error(增益误差)

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。

5. SNR(Signal-to-Noise Ratio)信噪比

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)

6. SFDR(Spurious-Free Dynamic Range)无杂散动态范围

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。

典型性能测试(250Msps,14位)

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):

  1. Offset Binary(偏移二进制)
  2. Two's Complement(二进制补码)

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
LVDS 输出数据时序图

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±)

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。

CLK±:ADC 外部输入时钟(差分)

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。

tHtL

tH:时钟高电平持续时间。

tL:时钟低电平持续时间。

CLKOUT±:ADC 输出参考时钟(差分)

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。

DAO_x / DAO_x± / DBx±:数据输出通道(差分)

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±:溢出标志输出(差分)

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
模拟一个采样过程

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

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原始发表:2025-07-29,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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  • 1. INL(Integral Nonlinearity)积分非线性
  • 2. DNL(Differential Nonlinearity)微分非线性
  • 3. Offset Error(零偏差)
  • 4. Gain Error(增益误差)
  • 5. SNR(Signal-to-Noise Ratio)信噪比
  • 6. SFDR(Spurious-Free Dynamic Range)无杂散动态范围
  • 典型性能测试(250Msps,14位)
    • CLK±:ADC 外部输入时钟(差分)
      • tH 与 tL:
    • CLKOUT±:ADC 输出参考时钟(差分)
    • DAO_x / DAO_x± / DBx±:数据输出通道(差分)
      • tD:表示数据与 CLKOUT 的对齐延迟
    • OF±:溢出标志输出(差分)
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