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      關于高速ADC和DAC與FPGA的配合使用淺析

      2018年10月31日 17:24 ? 次閱讀

      許多數字處理系統都會使用FPGA,原因是FPGA有大量的專用DSP以及block RAM資源,可以用于實現并行和流水線算法。因此,通常情況下,FPGA都要和高性能的ADCDAC進行接口,比如e2v EV10AQ190低功耗四通道10-bit 1.25 Gsps ADC和EV12DS130A內建4/2:1 MUX的低功耗12-bit 3 Gsps DAC。 通常情況下,這些轉換器的采樣率都達到了GHz的級別。對工程師團隊來說,除了混合信號電路板布局之外,理解和使用這些高性能的設備也是一個挑戰。

      這些e2v數據轉換器具有帶寬寬、性能好的特點-數據手冊上通常稱為模擬全功率帶寬-即使是在高奈奎斯特區。(這種能力是不多見的。)正是因為有著優異的轉換性能,才可以使用直接上轉換和下轉換,這樣可以減少部件數量、降低功耗以及節省成本。

      在高頻時,奈奎斯特采樣率(每個周期兩次采樣)是無法維持的。一個例子就是使用一個2.5GHz采樣率的ADC去采樣一個3GHz全功率帶寬的模擬輸入。根據奈奎斯特準則,高于1.25GHz的信號將會被混疊回第一奈奎斯特區,這些混疊圖像是基礎信號的諧波分量,因此和非混疊信號一樣,包含了同樣的信息。

      相反的,如果你在使用DAC,進行直接轉換時,你需要確定在上奈奎斯特區你想要使用的諧波。然而,對于DAC,在更高的頻率下,你需要對DAC的衰減進行SINC補償。因此,很常見的是通過仔細選擇輸入組件、阻抗平衡器、交流耦合電容以及通過設計前端模擬預濾波器等等去優化一個ADC或者DAC,使其能在一個奈奎斯特區中工作。

      關于高速ADC和DAC與FPGA的配合使用淺析

      奈奎斯特區和混疊,1、3和4區中顯示的是2區一個信號的鏡像,基礎信號(Fa)和諧波或者諧波含量的鏡像

      可以使用下面的算法來確定諧波或者諧波含量合成頻率位置:

      Fharm=N ×Ffund

      IF (Fharm=Odd Nyquist Zone)

      Floc=Fharm Mod Ffund

      Else

      Floc=Ffund-(Fharm Mod Ffund)

      End

      這里N是感興趣的諧波的整數。

      例如,采樣率為2500MHz,基礎頻率是1807MHz,將會在第一奈奎斯特區有一個693MHz的諧波分量。

      前面對頻譜做了一些解釋,另一個重要因素是這些設備和FPGA采用什么方式連接。許多高性能的數據轉換器使用一個工作在較低數據速率的多路復用器來實現轉換器的采樣率-一般都是下圖所示的使用FS/4或者FS/2,圖中顯示的是轉換器的數據流在4條并行的10-bit總線(A, B, C, and D)上的分布:

      關于高速ADC和DAC與FPGA的配合使用淺析

      轉換器的數據流在4條并行的10-bit總線(A, B, C, and D)上的分布

      通常情況下,這些數字接口采用的是并行LVDS總線,這樣它們會占用許多的FPGA I/O管腳,但是,并行接口的延遲最小,并且由于它們使用差分信號傳遞方式,也可以降低輻射噪聲,這在高性能系統中是非常重要的。

      收到FPGA發出的4個數據流,你可能想知道在FPGA內部是如何處理數據的,在許多應用中,包括通信處理器和射電天文,都使用的一個常用的方法是使用組合或者分離的FFT結構,如下面兩個圖所示:

      關于高速ADC和DAC與FPGA的配合使用淺析

      使用4個128點的FFT流水線,加上旋轉因子和1個并行4點FFT,組合成512點的FFT

      關于高速ADC和DAC與FPGA的配合使用淺析

      分離512點FFT,與組合FFT相反。與組合FFT不同的是,在前兩個階段,對高速輸入有一個重組的操作

      因為這些真實的數據樣本,你將需要尋找一個優化的方法以便于在FFT結構中對這些數據進行處理,高效的、大FFT的實現是一個復雜的研究領域,但是在FFT之前,許多應用使用加權疊接相加(WOLA)結構來改善頻譜泄漏。下面兩個圖顯示了使用一個矩形窗口的普通FFT和使用WOLA的FFT的行為對比:

      關于高速ADC和DAC與FPGA的配合使用淺析

      使用普通FFT矩形窗口的相鄰信道

      關于高速ADC和DAC與FPGA的配合使用淺析

      使用WOLA方法的相鄰信道,顯示了更少的頻譜泄漏

      然后,根據應用的需求,對這些合成的FFT數據進行后處理。

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      讓時光倒退回到2015年,這一年2月份,FPGA龍頭企業賽靈思(Xilinx)發布了業界首款16nm...

      發表于 2018-10-19 16:31 ? 545次閱讀
      從FPGA到ACAP,賽靈思實現了跳躍性的發展

      FPGA內部可編程邏輯資源的結構,CLB資源介紹

      第二種Slice叫SLICEM,電路結構如下。除了LUTS與SLICEL的LUTS不同之外,其余結構...

      發表于 2018-10-18 17:04 ? 382次閱讀
      FPGA內部可編程邏輯資源的結構,CLB資源介紹

      賽靈思聯手華為推出首個使用FPGA的廣播質量級的...

      賽靈思公司(Xilinx)、華為和 NGCodec 今天宣布開發中國首款云端高效率視頻編碼 (HV...

      發表于 2018-10-18 16:55 ? 146次閱讀
      賽靈思聯手華為推出首個使用FPGA的廣播質量級的...

      Intel收購FPGA公司是為了微軟?

      去年Intel宣布斥資167億美元收購了全球第一大FPGA公司Altera,而且這家公司還是Inte...

      發表于 2018-10-18 16:50 ? 453次閱讀
      Intel收購FPGA公司是為了微軟?

      基于FPGA+DSP的高速中頻采樣信號處理平臺

      高速中頻采樣信號處理平臺在實際應用中有很大的前景,提出采用FPGA+DSP的處理結構,結合高性能A/...

      發表于 2018-10-18 16:36 ? 420次閱讀
      基于FPGA+DSP的高速中頻采樣信號處理平臺

      思瑞浦與NI簽署戰略合作協議

      美國國家儀器(National Instruments,簡稱NI),與國內領先的高性能模擬信號鏈IC...

      發表于 2018-10-18 15:59 ? 482次閱讀
      思瑞浦與NI簽署戰略合作協議

      賽靈思CEO:FPGA迎來春天,汽車芯片市場需審...

      現在雖然伴隨著自動駕駛的發展,有了更多的機會,但行業內仍有傳統的汽車芯片巨頭,尊重基本的市場規律是應...

      發表于 2018-10-18 15:17 ? 610次閱讀
      賽靈思CEO:FPGA迎來春天,汽車芯片市場需審...

      華為公司與Xilinx在XDF上聯合發布FX系列...

      2018年10月16日, 中國北京 (賽靈思開發者論壇) –今日, 華為在賽靈思開發者論壇( XDF...

      發表于 2018-10-17 13:42 ? 379次閱讀
      華為公司與Xilinx在XDF上聯合發布FX系列...

      一文教你如何破解MCU

      中央處理器CPU,包括運算器、控制器和寄存器組。是MCU內部的核心部件,由運算部件和控制部件兩大部分...

      發表于 2018-10-16 16:45 ? 178次閱讀
      一文教你如何破解MCU

      萊迪思拓展其超低功耗sensAI技術特性,推動消...

      靈活的毫瓦FPGA解決方案實現高精度CNN;全新人員偵測和手勢檢測參考設計,性能與功耗平衡更優。

      發表于 2018-10-16 12:56 ? 1766次閱讀
      萊迪思拓展其超低功耗sensAI技術特性,推動消...

      萊迪思半導體公司任命Esam Elashmawi...

      FPGA行業高管將領導萊迪思全球企業營銷和戰略部門以期實現快速盈利增長。

      發表于 2018-10-16 12:39 ? 1046次閱讀
      萊迪思半導體公司任命Esam Elashmawi...

      重磅!芯片熱潮下的前瞻思考

      現階段,中國半導體仍然是一個追隨者校色,許多量大面廣的產品都是跨國企業壟斷的,比如英特爾的處理器,三...

      發表于 2018-10-16 09:29 ? 2912次閱讀
      重磅!芯片熱潮下的前瞻思考

      AMC7823 用于模擬監控和控制的集成多通道 ...

      AMC7823是一個完整的模擬監控電路,包括一個8通道,12位模數轉換器(ADC),8個12位數模轉換器(DAC),四個模擬輸入超范圍報警,以及六個GPIO,用于監控模擬信號和控制外部設備。此外,AMC7823還具有內部傳感器,用于監控芯片溫度,以及一個精密電流源,用于驅動遠程熱敏電阻或RTD,以監控遠程溫度。 特性 12位ADC(200kSPS): 八個模擬輸入 輸入范圍0到2 ×V REF 可編程V REF ,1.25V或2.5V 八12 -Bit DAC(2μs穩定時間) 四個模擬輸入超出范圍報警 六個通用數字I /O 內部帶隙參考< /li> 片上溫度傳感器 精密電流源 SPI™接口,3V或5V邏輯兼容 單3V至5V電源< /li> 掉電模式/低功耗 小型封裝(QFN-40,6×6 mm) 參數 與其它產品相比 集成型精密 ADCs 和 DACs   ...

      發表于 2018-09-19 16:48 ? 35次閱讀
      AMC7823 用于模擬監控和控制的集成多通道 ...

      AMC7891 用于模擬監控和控制的集成多通道 ...

      AMC7891是一款高集成,低功率,完全模擬監控和控制系統,此系統采用極小型封裝。 為了實現監控功能,AMC7891將8個未指定用途輸入復用在一個10位SAR模數轉化器(ADC)內并且還有一個準確片載溫度傳感器。控制信號由4個,獨立的10位數模轉換器(DAC)生成。額外的數字信號監視和控制通過12個可配置GPIO來完成。一個內部基準可被用于驅動ADC和DAC。 通過一個多用途,四線制串行接口來執行到此器件的通信,此接口與工業標準微處理器和微控制器兼容。此串行接口可運行最高30MHz的時鐘頻率下,這樣可實現到關鍵系統數據的快速訪問。 此器件額定運行溫度范圍為-40ºC至105ºC并采用極小型,36引腳,6mm x 6mm QFN封裝。 AMC7891的低功率,小尺寸和高集成度使得它成為低成本,偏壓控制電路的理想選擇,此電路用于最的RF晶體管,例如RF通信系統中的功率放大器(PA)和低噪音放大器(LNA).AMC7891 對于那些要求一個不同的通道數,額外的特性,或者轉換器解決方案的應用,德州儀器提供一個模擬監視器和控制(AMC)產品的完整系列產品。請見網站http:/...

      發表于 2018-09-19 16:43 ? 0次閱讀
      AMC7891 用于模擬監控和控制的集成多通道 ...

      LMP92018 用于模擬監控和控制的集成多通道...

      LMP92018是一款完整的模擬監控電路,集成了8通道10位模數轉換器(ADC),4位10位數字模擬轉換器(DAC),內部基準電壓源,內部溫度傳感器,12位GPIO端口和10MHz SPI接口。 ADC的8個通道可用于監控軌電壓,電流檢測放大器輸出,健康監測器或傳感器,而四個DAC可用于控制PA(功率放大器)偏置點,控制執行器,電位器等。 ADC和DAC均可使用內部2.5V基準電壓源或外部基準電壓源,可獨立實現系統設計的靈活性。 內置數字溫度傳感器可實現精確(±2.5°C)的局部溫度測量,其值可在用戶可訪問的寄存器中捕獲。 LMP92018還包括一個12位GPIO端口,允許進一步擴展微控制器的資源,從而提供更大的靈活性并減少與微控制器接口的信號數量。 GPIO端口和SPI兼容接口都有獨立的電源引腳,使LMP92018能夠與低壓微控制器連接。 LMP92018采用節省空間的36引腳WQFN封裝,并指定整個-30°C至+ 85°C的溫度范圍。 特性 8模擬電壓監測通道 帶可編程輸入MUX的10位A...

      發表于 2018-09-19 16:38 ? 37次閱讀
      LMP92018 用于模擬監控和控制的集成多通道...

      TMP411 ±1°C Programmable...

      TMP411設備是一個帶有內置本地溫度傳感器的遠程溫度傳感器監視器。遠程溫度傳感器,二極管連接的晶體管通常是低成本,NPN或PNP型晶體管或二極管,是微控制器,微處理器或FPGA的組成部分。 遠程精度為±1 °C適用于多個設備制造商,無需校準。雙線串行接口接受SMBus寫字節,讀字節,發送字節和接收字節命令,以設置報警閾值和讀取溫度數據。 TMP411器件中包含的功能包括:串聯電阻取消,可編程非理想因子,可編程分辨率,可編程閾值限制,用戶定義的偏移寄存器,用于最大精度,最小和最大溫度監視器,寬遠程溫度測量范圍(高達150°C),二極管故障檢測和溫度警報功能。 TMP411器件采用VSSOP-8和SOIC-8封裝。 特性 ±1°C遠程二極管傳感器 ±1°C本地溫度傳感器 可編程非理想因素 串聯電阻取消 警報功能 系統校準的偏移寄存器 與ADT7461和ADM1032兼容的引腳和寄存器 可編程分辨率:9至12位 可編程閾值限...

      發表于 2018-09-19 16:35 ? 8次閱讀
      TMP411 ±1°C Programmable...

      AMC7812B 用于模擬監視和控制的集成多通道...

      AMC7812B是一款完整的模擬監視和控制解決方案,此解決方案包括一個16通道,12位模數轉換器(ADC),十二個12位數模轉換器(DAC),8個通用輸入輸出(GPIO),以及兩個遠程和一個本地溫度傳感器通道。 此器件具有一個內部+ 2.5V基準,可將DAC輸出電壓配置在0V至+ 5V或0V至+ 12.5V的范圍內。也可使用一個外部基準。典型功率耗散為 95mW.AMC7812B非常適合于電路板空間,尺寸和低功耗都有關QFN-64或HTQFP-64 PowerPAD封裝,在-40°C至+ 105°C的溫度范圍內完全額定運行,并且在-40 °C至+ 125°C的完全溫度范圍內可用。 對于那些要求一個不同的通道數,額外的特性,或者轉換器解決方案的應用,德州儀器(TI)提供一個模擬監視器和控制(AMC)產品的完整系列產品。更多信息請參考www.ti .com /amc。 特性 具有可編程輸出的12個12位DAC: 0V至5V 0V至12.5V DAC關斷具用戶定義電平 具有16個輸入的12位,500每秒千次采樣(kSPS)ADC...

      發表于 2018-09-19 16:27 ? 0次閱讀
      AMC7812B 用于模擬監視和控制的集成多通道...

      AMC7820 用于模擬監控和控制的集成多通道 ...

      AMC7820是一個完整的模擬監控電路,包括一個8通道,12位模數轉換器(ADC),三個12位數模轉換器(DAC),9個運算放大器,一個熱敏電阻電流源,一個內部+ 2.5V基準電壓源和一個SPI?串行接口。可以應用外部參考。典型功耗為40mW。對于ADC,無緩沖模擬輸入范圍為0V至+ 5.0V,緩沖模擬共模輸入范圍為0V至+ 3.8V。對于DAC,模擬輸出范圍為0V至+ 2.5V或0V至+ 5.0V。 AMC7820非常適用于低功耗和小尺寸至關重要的多通道應用。 AMC7820采用TQFP-48封裝,在-40°C至+ 85°C的溫度范圍內完全指定和測試。 特性 100kHz采樣率12位ADC 8個模擬輸入通道 三個12位DACS 九運算放大器 熱敏電阻源 內部2.5V基準電壓 SPI串行接口 3V邏輯兼容 單電源+ 5V電源 低功率:40mW TQFP-48封裝 應用 CW DWDM中的激光和泵浦激光電流控制 DWDM中的TEC冷卻器電流控制 ...

      發表于 2018-09-19 16:26 ? 30次閱讀
      AMC7820 用于模擬監控和控制的集成多通道 ...

      TMP468 具有引腳可編程的總線地址的高精度遠...

      TMP468器件是一款使用雙線制SMBus或I 2 C兼容接口的多區域高精度低功耗溫度傳感器。除了本地溫度外,還可以同時監控多達八個連接遠程二極管的溫度區域。聚合系統中的溫度測量可通過縮小保護頻帶提升性能,并且可以降低電路板復雜程度。典型用例為監測服務器和電信設備等復雜系統中不同處理器(如MCU,GPU和FPGA)的溫度。該器件將諸如串聯電阻抵消,可編程非理想性因子,可編程偏移和可編程溫度限值等高級特性完美結合,提供了一套精度和抗擾度更高且穩健耐用的溫度監控解決方案。 八個遠程通道(以及本地通道)均可獨立編程,設定兩個在測量位置的相應溫度超出對應值時觸發的閾值。此外,還可通過可編程遲滯設置避免閾值持續切換。 TMP468器件可提供高測量精度(0.75°C)和測量分辨率(0.0 625°C)。該器件還支持低電壓軌(1.7V至3.6V)和通用雙線制接口,采用高空間利用率的小型封裝(3mm×3mm或1.6mm×1.6mm),可在計算系統中輕松集成。遠程結支持-55°C至+ 150°C的溫度范圍。 特性 8通道遠程二極管溫度傳感器精度:±0.75&...

      發表于 2018-09-18 16:05 ? 4次閱讀
      TMP468 具有引腳可編程的總線地址的高精度遠...
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