基于FPGA的高速A／D轉(zhuǎn)換芯片ADC08D1000應(yīng)用

2 ADC08D1000的功能描述
2．1 自校準(zhǔn)
自校準(zhǔn)在上電后運(yùn)行，也可以由用戶引發(fā)。在量程轉(zhuǎn)換或溫度有較大變化時(shí)需要運(yùn)行自校準(zhǔn)，建議在上電20 s后進(jìn)行。在休眠模式時(shí)，不能進(jìn)行自校準(zhǔn)。
正常操作下，上電或用戶觸發(fā)都能引發(fā)自校準(zhǔn)。用戶觸發(fā)時(shí)，使CAL為至少10個(gè)周期的低電平加上至少10個(gè)周期高電平，自校準(zhǔn)的運(yùn)行時(shí)間大概為140 000個(gè)時(shí)鐘周期，注意在上電時(shí)保持CAL為高可以阻止自校準(zhǔn)的發(fā)生。自校準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)，CALRUN為高。自校準(zhǔn)時(shí)，CALDLY不能懸空。
2．2 采樣
數(shù)據(jù)在CLK+的下降沿被采得，13個(gè)周期后在DI／DQ得到，14個(gè)周期后在DId／DQd得到，還要加上一個(gè)小的延時(shí)，只要CLK給出，就開始采樣。
2．3 控制模式
一些基本的控制都能通過(guò)普通模式來(lái)設(shè)置，比如自校準(zhǔn)、休眠模式和量程設(shè)置等。ADC08D500還提供擴(kuò)展控制模式，借助串行接口來(lái)配置芯片內(nèi)部的寄存器，擴(kuò)展控制模式不能動(dòng)態(tài)地選擇。使用擴(kuò)展模式時(shí)，引腳控制被忽略?？刂颇Ｊ酵ㄟ^(guò)14腳(ECE)來(lái)選擇。
2．4 時(shí)鐘
CLK必須為交流耦合的差分時(shí)鐘。DCLK用來(lái)送給外部器件來(lái)鎖存數(shù)據(jù)，可以選擇采樣方式(SDS／DES)和數(shù)據(jù)輸出方式(SDR／DDR)。
(1)DES雙邊沿采樣。雙邊沿采樣時(shí)，用雙通道對(duì)同一個(gè)輸入信號(hào)采樣，一個(gè)在上升沿采樣，另一個(gè)在下降沿采樣，因此相當(dāng)于兩倍的采樣率。在這種模式下，輸出的并行4 B數(shù)據(jù)，按時(shí)間先后順序?yàn)镈Qd，DId，DQ，DI。普通控制模式時(shí)，只能對(duì)I路進(jìn)行雙邊沿采樣，擴(kuò)展控制模式時(shí)，可以選擇I路或Q路。
(2)輸出邊沿設(shè)置。在SDR模式下，通過(guò)設(shè)置OutEdge(Pin14)來(lái)選擇輸出數(shù)據(jù)在上升沿還是下降沿鎖存，高電平為上升沿，低電平為下降沿。
(3)DDR?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)4腳進(jìn)行設(shè)置來(lái)選擇輸出方式，高電平為SDR上邊沿鎖存，低電平為SDR下邊沿鎖存，懸空為DDR。SDR時(shí)DCLK頻率與數(shù)據(jù)輸出率一致，DDR時(shí)DCLK頻率為數(shù)據(jù)輸出率的一半。

3 ADC08D1000的控制
3．1 普通控制
普通控制方式主要是對(duì)對(duì)應(yīng)管腳的電平設(shè)置，主要有CAL，CALDLY，F(xiàn)SR，OUTEDGE，OUTV，PD和PDQ等方式。以雙邊沿采樣、650 mV(峰峰值)、低邊沿SDR非低功耗模式為例，用VHDL語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行配置。為了保證采樣精度，考慮到實(shí)際應(yīng)用中的發(fā)熱及環(huán)境變化等因素，采用初始化延時(shí)的方法，利用芯片本身的自校準(zhǔn)功能予以解決，普通模式下的程序如下：

3．2 擴(kuò)展控制
3．2．1 控制字格式
當(dāng)FSR／ECE腳連接到1／2 VA或者懸空時(shí)，進(jìn)入擴(kuò)展控制模式。擴(kuò)展控制接口包括3個(gè)管腳：SCLK，SDATA，SCS，用來(lái)配置8個(gè)只寫寄存器。
SCS：當(dāng)寫一個(gè)寄存器時(shí)，此腳應(yīng)置低。
SCLK：最大為100 MHz，在上升沿寫數(shù)據(jù)。
SDATA：寫每個(gè)寄存器需要32位數(shù)據(jù)，包括頭、地址和寄存器值。從最高位開始移入，格式為000000000001(頭12位)+4位地址+16位數(shù)據(jù)。地址和值的含義請(qǐng)見(jiàn)寄存器描述部分。寫各寄存器時(shí)不用間斷，可以在第33個(gè)脈沖時(shí)繼續(xù)寫下一個(gè)寄存器。串行接口時(shí)序見(jiàn)圖3。

3．2．2 寄存器描述
用于擴(kuò)展控制的寄存器共有8個(gè)，分別描述如下：
(1)配置寄存器(地址1h)
位15：必須為“1”。
位14：必須為“0”。
位13：必須為“1”。
位12：DCS，占空比穩(wěn)定器。當(dāng)該位置“1”時(shí)，一種占空比穩(wěn)定電路應(yīng)用到CLK上，使輸入時(shí)鐘更穩(wěn)定。默認(rèn)為“1”。
位11：DCP，DDR時(shí)鐘相位。此位只有在DDR模式下才有效。當(dāng)本位為“0”時(shí)，DCLK的邊沿與數(shù)據(jù)的邊沿同相；當(dāng)本位為“1”時(shí)，DCLK的邊沿與數(shù)據(jù)的邊沿同差180°(在數(shù)據(jù)的中間)，默認(rèn)為“O”。
位10：Nde，DDR使能。當(dāng)此位為“0”時(shí)，為DDR模式。此時(shí)輸出數(shù)據(jù)在DCLK的上升沿和下降沿輸出。當(dāng)此位為“1”時(shí)，為SDR模式，默認(rèn)為“0”。
位9：OV，輸出電壓。此位決定LVDS輸出電壓(峰峰值)的幅度，置“1”時(shí)，為600 mV，置“0”時(shí)，為450 mV，默認(rèn)為“1”。
位8：OE，輸出邊沿。此位決定在SDR模式下數(shù)據(jù)的輸出邊沿。置“1”時(shí)，輸出數(shù)據(jù)在DCLK+的上升沿變化；置“0”時(shí)，輸出數(shù)據(jù)在DCLK+的下降沿變化；
默認(rèn)為“0”。
位7：0，必須為“1”。
(2)I通道偏置(地址2h)
位15：8，偏置值：I通道的輸入偏置值；00h為0偏置，F(xiàn)F為45 mV；步進(jìn)為0．176 mV；默認(rèn)為00h位7：符號(hào)位?！?”為正偏置，“1”為負(fù)偏置，默認(rèn)為“0”。
位6：0，必須為“1”。
(3)I通道滿量程電壓調(diào)整(地址3h)
位15：7，滿量程電壓調(diào)整值，滿量程電壓隨此值(峰峰值)單調(diào)線性變化。
0000 0000 0 560 mV
1000 0000 0 700 mV
1111 1111 1 840 mV
默認(rèn)值為1000 0000 0；
位6：0，必須為“1”。
(4)Q通道偏置(地址Ah)
與I通道偏置定義相同。
(5)Q通道滿量程電壓調(diào)整(地址Bh)
與I通道滿量程電壓調(diào)整定義相同。
(6)DES使能(地址Dh)
位15：DES使能：置“1”配置雙邊沿采樣模式。置“0”配置單邊沿采樣模式。默認(rèn)為“0”。
位14：自動(dòng)時(shí)鐘相位控制。置“1”時(shí)打開自動(dòng)時(shí)鐘相位控制，此時(shí)，DES粗調(diào)和微調(diào)失效。一個(gè)相位檢測(cè)電路被用來(lái)保證I路和Q路的采樣邊沿相差180°。置“O”時(shí)關(guān)閉自動(dòng)時(shí)鐘相位控制，I路和Q路的采樣邊沿相位差由DES粗調(diào)和微調(diào)值來(lái)設(shè)定，默認(rèn)為“0”。
位13：0，必須為“1”。
(7)DES粗調(diào)(地址Eh)
位15：輸入選擇，置“0”時(shí)I路用于雙邊沿采樣，置“1”時(shí)Q路用于雙邊沿采樣。默認(rèn)為“0”。
位14：調(diào)整方向選擇，置“0”時(shí)，I路滯后于Q路；
置“1”時(shí)，Q路滯后于I路。默認(rèn)為“0”。
位13：11：粗調(diào)幅度，步進(jìn)為20 ps。默認(rèn)為“000”。
位10：0：必須為“1”。
(8)DES微調(diào)(地址Fh)
位15：7，微調(diào)幅度。步進(jìn)為0．1 ps。默認(rèn)為00h。
位6：0，必須為“1”。