500兆/秒高速A/D系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

摘要：介紹采樣率為500兆/秒、采樣精度為8bit的高速A/D系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及高速電路設(shè)計(jì)中的問題,最后還討論了如何在Windows95下設(shè)計(jì)具有實(shí)時(shí)性要求的程序。

關(guān)鍵詞：高速A/D變換 高速電路設(shè)計(jì) Windows95 實(shí)時(shí)程序設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)、激光測距以及高能物理試驗(yàn)中往往產(chǎn)生寬帶信號或者上升沿比較陡的信號（一般10ns左右）。若對此類信號進(jìn)行數(shù)字化處理,要求A/D部分的采樣率至少應(yīng)該在200M/s以上。本文介紹的系統(tǒng)正是針對這樣的要求而開發(fā)出來的。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸控制兩大部分（圖1）。數(shù)據(jù)傳輸控制部分作成PC機(jī)的插卡在計(jì)算機(jī)的PCI擴(kuò)展插槽內(nèi),它的主要功能是將A/D采樣得到的數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī),同時(shí)產(chǎn)生相關(guān)的控制信號去控制整個(gè)系統(tǒng);A/D轉(zhuǎn)換部分由于受到電源和體積的影響單獨(dú)作成一個(gè)模塊置于計(jì)算機(jī)外部,其中關(guān)鍵的核心器件ADC采用的是MAXIM公司推出的MAX101A,它的最高采樣率可達(dá)500兆/秒,采樣精度為8bit。兩部分之間的數(shù)據(jù)傳遞通過扁平電纜來完成。

2 A/D轉(zhuǎn)換

2.1信號調(diào)理

對于高速A/D采樣電路來講,前端調(diào)理電路顯得尤為重要,不僅要有足夠的帶寬,而且還要將單端的輸入信號變成差分信號提供給ADC,以減少偶次諧波的產(chǎn)生,同時(shí)本身的噪聲也要很小,這樣才不會對ADC的精度產(chǎn)生影響。考慮到上述因素,在前端部分采用了AD公司的AD8138作為緩沖放大器,它的性能指標(biāo)為：-3dB帶寬320MHz,輸入噪聲5nV/（根號Hz）。AD8138為表面封裝器件,本身的體積非常小巧,使得ADC與信號輸入點(diǎn)的距離可以很近,大大減少了外界噪聲的影響。經(jīng)測試,器件的模擬帶寬為230MHz(圖2)。