AD1871型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用

1 引言

　　AD1871是目前市場上動態(tài)范圍、采樣速率和采樣精度等指標(biāo)都很突出數(shù)據(jù)的一款24位ADC，它的推出為設(shè)計(jì)高速、高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了一種較好的解決方案。由于其輸出為串行輸出，當(dāng)其和MCU直接相連時(shí)，會使采樣系統(tǒng)的采樣速率大大降低。筆者采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設(shè)計(jì)了ADl871和MCU之間的接口，由FPGA完成對ADl871的控制，并將其輸出的串行數(shù)據(jù)在FPGA的內(nèi)部變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)，并行后的數(shù)據(jù)以8位或12位為一組發(fā)給MCU。由于FPGA的實(shí)際傳輸速率可以滿足和ADl871的傳輸速率要求，故上述“瓶頸”得以解決。

　　2 接口設(shè)計(jì)

　　2.1 時(shí)鐘設(shè)計(jì)

　　圖1示出A/D轉(zhuǎn)換器的輸入時(shí)鐘設(shè)計(jì)，MD轉(zhuǎn)換器工作在從模式下時(shí)，需要外部提供RLCLK和BCLK。在主時(shí)鐘MCLK的輸入下，通過對MCLK 4分頻得到BCLK的信號，用來作為位數(shù)據(jù)提取的信號。RLCLK是通過對BCLK的32分頻得到的，用來區(qū)分左右通道的數(shù)據(jù)，同時(shí)輸出EN信號作為后續(xù)處理的同步信號。

　　2.2接口設(shè)計(jì)

　　在圖2中，輸入為MCLK(主時(shí)鐘)、RESET(啟動信號)和SHIFTIN(A/D輸出數(shù)據(jù))，輸出為RL(左右?guī)盘?、BCLK(A/D數(shù)據(jù)位時(shí)鐘)，TXT(并行數(shù)據(jù)讀取控制)和SHIFTOUT(并行數(shù)據(jù)輸出)。通過時(shí)鐘控制輸出BCLK和 RLCLK到AD1871，AD1871傳出數(shù)據(jù)SHIFTIN進(jìn)入SHIFT模塊，SHIFT模塊在正確的位時(shí)鐘下讀取SHIFTIN的輸入數(shù)據(jù)，并進(jìn)行串，并轉(zhuǎn)換，之后輸出8位或12位的數(shù)據(jù)。同時(shí)輸出TXT并行數(shù)據(jù)讀取控制。

　　Emity shifill is

　　PORT(BCLK：IN STD_LOGIC;一輸入的BCLK位信號

　　CR ：IN STD_LOGIC;--輸入的使能信號

　　SHIFTIN：IN STD_LOGIC：--AD輸入的串行信號

　　RLEN：IN STD_LOGIC;--輸入的RLCLK使能，幀對準(zhǔn)信號

　　TXTS：OUT STD_LOGIC;--8位的組信號輸出控制信號

　　sddddd：OUT STD_LOGIC_VECTOR (7DOWNTO 0); --8位并行信號輸出);

　　end shift11：

　　architecture Behavioral of shift11 is

　　SIGNAL TEMPDATE：STD_LOGIC_VEC—TOR(8 DOWNTO 0);

　　SIGNAL TEMPO11：STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO 0)：=“00000000”;

　　SIGNAL Q：INTEGER RANGE 0 T0 7;

　　一并行信號計(jì)數(shù)8位產(chǎn)生一個脈沖;

　　SIGNAL Q4：INTEGER RANGE 0 TO 3;

　　--有用信號選擇，選擇32位中的24位;

　　筆者用MaxPlus II對以上設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真后得到圖3所示的時(shí)序圖，完全滿足設(shè)計(jì)要求，從圖3可以看出串行輸入的數(shù)據(jù)(shiflin)變成并行的數(shù)據(jù)(shiftout) 輸出，在此過程中數(shù)據(jù)延時(shí)8個周期，每個txts的上升沿提取數(shù)據(jù)能保證數(shù)據(jù)的正確性。因?yàn)閺臄?shù)據(jù)的變動到txts的上升沿有400ns，大于FPGA的數(shù)據(jù)建立時(shí)間(25ns~50ns)，可以保證提取數(shù)據(jù)的正確性。

3 小型采樣系統(tǒng)