Texas Instruments ADS9813EVM和ADS9817EVM評(píng)估模塊配置用于評(píng)估ADS9813和ADS9817的運(yùn)行和性能。ADS9813和ADS9817是8通道、18位、2MSPS/通道SAR ADC，集成了模擬前端和ADC基準(zhǔn)。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：Texas Instruments ADD9813EVM和ADS9817EVM評(píng)估模塊數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

特性

• 評(píng)估模塊硬件具有ADS9813和ADS9817所需的所有支持電路，包括外部采樣時(shí)鐘和ADC基準(zhǔn)電壓選項(xiàng)
• Texas Instruments的通信軟件與TSWDC155EVM數(shù)據(jù)采集卡（需單獨(dú)購(gòu)買）一起提供。
• 易于使用的評(píng)估軟件，適用于Windows 10、64位操作系統(tǒng)；包括用于數(shù)據(jù)采集和分析的圖形工具

布局

框圖

使用FMC至FPGA套件的系統(tǒng)

使用GUI和TSWDC155EVM的系統(tǒng)

連接硬件

德州儀器ADS9813/ADS9817評(píng)估模塊技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、評(píng)估模塊概述

德州儀器(TI)的ADS9813EVM和ADS9817EVM評(píng)估模塊為工程師提供了完整的平臺(tái)，用于評(píng)估這兩款高性能18位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的性能特性。這兩款評(píng)估模塊針對(duì)具有集成模擬前端和ADC基準(zhǔn)的8通道SAR ADC設(shè)計(jì)，通道采樣率高達(dá)2MSPS。

?核心特性?：

• ?高精度轉(zhuǎn)換?：18位分辨率保證高精度信號(hào)采集
• ?多通道支持?：8個(gè)模擬輸入通道滿足多信號(hào)同步采集需求
• ?靈活接口?：ADS9817EVM配備標(biāo)準(zhǔn)FMC連接器，可與FPGA開發(fā)板直接對(duì)接
• ?完整評(píng)估套件?：包含硬件平臺(tái)、Windows評(píng)估軟件和數(shù)據(jù)采集卡接口

二、硬件架構(gòu)解析

2.1 模擬輸入設(shè)計(jì)

評(píng)估模塊為每個(gè)ADC通道配置了兩個(gè)SMA輸入連接器，支持靈活的信號(hào)接入方式：

• 默認(rèn)配置中，所有通道的濾波電容未安裝，濾波電阻采用0歐姆電阻代替
• 0402封裝焊盤允許用戶根據(jù)需要添加一階低通濾波網(wǎng)絡(luò)
• 負(fù)輸入連接器(AINxM)可通過跳線短路到GND，支持單端輸入信號(hào)配置

?信號(hào)調(diào)理建議?：

• 使用NP0/C0G型電容和低公差電阻保持AC性能
• 對(duì)于高頻應(yīng)用，建議添加適當(dāng)?shù)臑V波網(wǎng)絡(luò)以優(yōu)化信號(hào)完整性

2.2 電壓基準(zhǔn)系統(tǒng)

ADS9813和ADS9817均采用內(nèi)部4.096V基準(zhǔn)電壓，可通過REFIO引腳測(cè)量(默認(rèn)配置為輸出)。為提高漂移性能，評(píng)估模塊提供了額外選項(xiàng)：

• 可配置REFIO引腳為輸入并施加外部基準(zhǔn)電壓
• 板上集成了REF7040基準(zhǔn)IC評(píng)估選項(xiàng)
• REF7040系列提供業(yè)界領(lǐng)先的低噪聲(0.23ppmp-p)和低溫漂(2ppm/°C)

?基準(zhǔn)選擇跳線?：

• JP6跳線用于連接REF7040到ADS9813/ADS9817
• 通過GUI可將REFIO引腳配置為輸入模式

三、數(shù)字接口與時(shí)鐘系統(tǒng)

3.1 數(shù)字通信接口

評(píng)估模塊提供全面的數(shù)字接口選項(xiàng)：

• ?SPI接口?：用于配置內(nèi)部器件寄存器(SCLK、SDI、SDO、CSn和SPI_EN)
• ?數(shù)據(jù)輸出接口?：采用CMOS接口，最多4個(gè)輸出數(shù)據(jù)通道(D0-D3)
• ?FMC連接器?：將所有數(shù)字信號(hào)引出，支持與FPGA開發(fā)板直接連接

?接口布局特點(diǎn)?：

• 數(shù)字通信線路配有可選終端電阻
• 所有信號(hào)均提供測(cè)試點(diǎn)便于示波器測(cè)量
• 信號(hào)定義清晰標(biāo)注在PCB絲印層

3.2 時(shí)鐘配置方案

評(píng)估模塊支持靈活的時(shí)鐘源選擇：

• ?默認(rèn)時(shí)鐘源?：來自TSWDC155EVM通過FMC連接器提供(JP8跳線[2-3]位置)
• ?外部時(shí)鐘源?：通過J14 SMA連接器接入(JP8跳線[1-2]位置)
• ?時(shí)鐘負(fù)端選擇?：可源自從FMC連接器或GND(通過R17/R18配置)

?時(shí)鐘設(shè)計(jì)要點(diǎn)?：

• 采用單端采樣時(shí)鐘架構(gòu)
• 建議使用低抖動(dòng)時(shí)鐘源以保證轉(zhuǎn)換性能
• 時(shí)鐘頻率可通過EVM GUI軟件靈活選擇

四、電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 電源架構(gòu)

評(píng)估模塊采用高效電源設(shè)計(jì)方案：

• ?默認(rèn)配置?：TSWDC155EVM提供3.3V電源，經(jīng)TPS61070升壓至5.4V
• ?電壓調(diào)節(jié)?：通過多個(gè)LDO產(chǎn)生所需電壓軌
  • U2(TPS7A2050)：提供5V AVDD
  • U3/U6(TPS7A2018)：提供1.8V DVDD和IOVDD
• ?外部供電選項(xiàng)?：JP4跳線可切換至外部5.2V-5.5V電源輸入

?電源管理特性?：

• 內(nèi)置LM66100提供反極性保護(hù)
• 各電壓軌配備充分去耦電容
• 測(cè)試點(diǎn)便于電壓監(jiān)測(cè)

4.2 供電配置建議

基于不同應(yīng)用場(chǎng)景的電源配置方案：

1. ?USB供電模式?：
   • 適合快速評(píng)估和低功耗測(cè)試
   • 峰值電流約600mA，需確保USB端口能力充足
2. ?外部供電模式?：
   • 推薦用于高精度測(cè)量和長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)試
   • 通過J1端子塊提供5.2V-5.5V電源
   • 可避免USB端口電流限制問題

?使用注意事項(xiàng)?：

• 避免使用USB集線器，可能導(dǎo)致設(shè)備枚舉問題
• 對(duì)于USB 1.0/2.0端口或多設(shè)備場(chǎng)景，強(qiáng)烈建議采用外部供電
• 功率敏感型測(cè)量應(yīng)監(jiān)控各電壓軌的穩(wěn)定性

五、軟件評(píng)估系統(tǒng)

5.1 軟件安裝與配置

評(píng)估軟件提供完整的ADC性能分析工具鏈：

1. ?軟件下載?：
   • ADS9813EVM：ADS98XXEVM-GUI
   • ADS9817EVM：ADS9817EVM-GUI
2. ?驅(qū)動(dòng)安裝?：
   • 連接TSWDC155EVM到工作站
   • 通過設(shè)備管理器更新WestBridge驅(qū)動(dòng)程序
   • 驅(qū)動(dòng)程序路徑因EVM型號(hào)而異

5.2 主要功能模塊

?配置選項(xiàng)卡?：

• 初始化USB連接
• 上電并配置FPGA
• 初始化ADS98xx器件寄存器

?捕獲選項(xiàng)卡?：

• 時(shí)間域和頻域數(shù)據(jù)分析
• 支持同步(SYNC)信號(hào)生成
• 推薦至少32k樣本點(diǎn)以獲得優(yōu)質(zhì)FFT結(jié)果
• 提供漢寧窗等窗函數(shù)選擇

?線性度分析工具?：

• INL/DNL測(cè)量功能
• 支持全幅低失真正弦輸入信號(hào)
• 可通過增加每碼命中數(shù)提高精度

?直方圖分析工具?：

• ADC輸出碼分布統(tǒng)計(jì)
• 可配置樣本數(shù)、Vref和ADC滿量程
• 提供標(biāo)準(zhǔn)偏差等統(tǒng)計(jì)參數(shù)

六、典型應(yīng)用場(chǎng)景

6.1 工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)

• 多通道傳感器信號(hào)同步采集
• 高精度過程控制監(jiān)測(cè)
• 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控與預(yù)測(cè)性維護(hù)

6.2 醫(yī)療電子設(shè)備

• 醫(yī)療影像系統(tǒng)前端信號(hào)處理
• 病人監(jiān)護(hù)設(shè)備生命體征采集
• 高精度醫(yī)療測(cè)量?jī)x器

6.3 測(cè)試測(cè)量儀器

• 自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備(ATE)
• 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
• 頻譜分析儀前端

七、設(shè)計(jì)參考資源

7.1 原理圖與布局

評(píng)估模塊提供完整的設(shè)計(jì)文件：

• 詳細(xì)的原理圖(包括電源、模擬和數(shù)字部分)
• 多層PCB布局圖(頂層、底層和內(nèi)部地層)
• 元件布局與布線優(yōu)化建議

7.2 物料清單(BOM)

完整BOM包含：

• 所有主動(dòng)和被動(dòng)元件規(guī)格
• 關(guān)鍵器件選型建議
• 替代元件兼容性信息

7.3 相關(guān)文檔

• TSWDC155EVM用戶指南
• TPS61070數(shù)據(jù)手冊(cè)
• TPS7A20 LDO穩(wěn)壓器文檔
• REF7040基準(zhǔn)電壓源規(guī)格書

八、評(píng)估技巧與最佳實(shí)踐

1. ?信號(hào)連接建議?：
   • 使用高質(zhì)量SMA電纜和連接器
   • 避免長(zhǎng)導(dǎo)線引入額外噪聲
   • 確保信號(hào)源阻抗匹配
2. ?性能優(yōu)化方法?：
   • 選擇適當(dāng)?shù)妮斎腚妷悍秶?/li>
   • 優(yōu)化采樣時(shí)鐘質(zhì)量和穩(wěn)定性
   • 合理配置基準(zhǔn)電壓源
3. ?故障排除指南?：
   • 檢查所有跳線設(shè)置
   • 驗(yàn)證各電壓軌電壓值
   • 監(jiān)控關(guān)鍵信號(hào)測(cè)試點(diǎn)