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FPGA内置ADC的PCB设计要点,ADC芯片PCB要点

sgf201 2017-07-12 浏览量:2503
       计划做一个分析仪器,有考虑采用内置ADC的FPGA芯片,对采样速度有一定的要求,要到30M左右为好,由于ADC引脚在同一个芯片上,请问PCB绘制的时候有啥需要特别注意的吗?另外,我查询这么高采样率的FPGA不多,反而美信的独立器件有很高的速度,我是否用FPGA+美信的ADC更好?像这种总线型的ADC芯片和FPGA一同工作时,PCB绘制上有啥要点不?谢谢
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  • 根据你的需求,还是建议你 采用外置 采样芯片的方式应该更好一点,FPGA本身自带 ADC的有限。

    ADC的输出是数字电路,它与后继电路相连接所需要的数据线可以分为并行接口和串行接口两种型式。
     并行接口电路的设计
        绝大多数ADC的数据输出都具备并行接口,可以很方便地与下级电路(微处理器等)的数据总线相连接,数据传送速度快。ADC的数据总线常用的有8位和16位,但一般10~16位的ADC既能与16位的接口方式与16位的微控制器直接相连,又能以8位接口方式与8位微控制器相连。并行接口除了并行的数据线外,还需要许多控制信号线和状态信号线,如启动转换信号线、读/写信号线、片选信号线等。由于各种ADC的芯片各不相同,所以在设计时,必须弄清具体型号的各信号定义、时序以及使用微控制器的总线时序,从而才能设计出满足时序要求的接口电路。
    串行接口电路的设计
        串行接口只需要1根双向数据线、或者2条传输方向相反的数据线和少量的控制线。这样能大大地减少芯片的引脚数目,进而简化了整机的布线。实际中多数微型控制器都有串行接口,这样给串行数据输出的ADC使用提供了便利的条件,不过这种传输方式速度慢、效率低,但随着芯片工作频率的提高,串行传输速率也得到了改善。常见的串行接口有通用异步接收/发送器、串行外围接口和I2C总线等,设计时应根据具体情况采取相应的方式。



    在ADC电路中既含有模拟信号,又含有数字信号,而模拟信号部分是精密的信号处理电路,例如分辨率为10位5V量程的ADC,所对应1LSB的模拟电压为4.88mV。数字电路部分是与其他逻辑电路连接在一起的,工作信号为脉冲信号,信号的幅度大,频谱宽。对于模拟信号来说,数字信号是一个干扰源,地线噪声可达几十毫伏,甚至几百毫伏。如果存在接地不良,布线不当等因素,那么数字噪声将严重影响模拟信号部分的精度,甚至无法工作,所以对于高速ADC或高分辨率的转换系统要特别重视印制电路板的布线以及电源的去耦问题。

    参考点的设计
        AGND与DGND分开,建立模拟参考点,把所有的模拟部分都接到这个参考点上。此外还应注意合理布局,尽量缩短地线的长度,加大地线的横截面积等。

    AGND和DGND连接的设计
        AGND接模拟参考点,DGND接数字电路,并与数字电源地相连接,并且AGND和DGND只在靠近ADC的引脚一处进行连接。
    电源接线的设计
        多数ADC使用的不止是一种电源,通常5 V电源供数字部分使用,15 V电源供模拟部分使用。这两组电源要分别接到AGND和DGND上,同时注意这两组电源的变压器绕组之间应具有良好的绝缘和良好的静电隔离。
     电源去耦的设计
        ADC的电源要加去耦电容,并且安装时电容要尽量靠近ADC的电源。一般情况下,电容可用1~10μF钽电容与0.01~0.1μF高频瓷介电容并联。

    ​高低噪声电路接地的设计
        数字电路中的高频信号电路和大电流电路属于高噪声电路,而ADC接口中的数字信号则属于低噪声电路,因此两者应各有接地参考点。前面是地线连接时需要考虑的问题,但是在实际中各电路结构和参数的差别很大,所以一般不能采取同一模式。对于一些ADC芯片说明书中已经给出了电源和地线以及芯片评估板的印制电路布线图,使用时要按照说明书去连接,这样才能达到系统的预期指标。

    • 发布于 2017-07-13
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其他答案 数量:4
  • 问题一:ADC输入端要加上滤波器,采样部分加屏蔽罩,注意接地,别的没什么了

    问题二:FPGA加独立的ADC肯定比你用FPGA上面自带的ADC精度要高,但是这样做会提高成本,你可以考虑一下值不值

    问题三:总线型ADC芯片和FPGA一起工作时,总线的参考地可以跟FPGA的数字地接在一起,不过接地端要加电容。总线上面要加隔离器,比如I2C通信时要加I2C隔离器,I2C隔离器请参考http://www.analog.com/cn/products/interface-isolation/isolation/isolated-i2c-isolators.html。别的232、485那些用232、485的收发器作隔离就行​

    • 发布于2017-07-13
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  • 1.无论是mcu还是fpga,adc引脚都要加必要的降噪措施,如各种屏蔽手段等,道理是一样的;

    2.我用的fpga型号不多,不了解fpga的adc精度跟mcu和专业adc芯片比起来差多少,但是我觉得既然fpga的专长是电平控制和逻辑门控制,不擅长做adc工作,就可以考虑一下采用外置的adc芯片如pcf8591等。

    • 发布于2017-07-13
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  • 我个人觉得 

    美信的FPGA可以。毕竟也是大牌子,只要能满足你的要求。

    ADC引脚要处理,不然采样数据出错。

    • 发布于2017-07-13
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  • 您好,FPGA實現ADC未必比您用現成的好,這還要看您採樣精度,不只在速度上

    1. 採用FPGA非CPLD速度會較快一點

    2. Xilinx比Altera速度快一點,但價格較貴

    3. 採用獨立ADC IC是較好的做法

    4. 因為不知道您FPGA除了連接外,還有沒有要實現其他功能,如果有才需要額外接ADC,沒有就直接用現成ADC

    5. Layout上,ADC非高速介面,直接來回走線方式連接即可,具有一定抗干擾能力

    6. Layout上,和其他器件如果有不穩紋波現象可以再靠近IC處加上濾波電容,增加抗干擾能力

    以上

    • 发布于2017-07-13
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