器件:AD8369&AD9203部分笔记

1 增益dB

AD8369和AD9203都是高速器件,对模拟信号的处理通常需要进行万倍单位的放大;为了处理方便通常使用增益来表示放大倍数;

为什么对数叫对数呢?因为 "lg(X)" 的底数 10 和所表示的 "?" 是成对出现表示 X ;表示10?等于X,lg(X)等于那个 "?"

为什么要使用对数呢?假设自然数为10^4,用对数表示为lg(10^4) = 4;自然数的乘除运算为对数的加减运算,运算完后再换算回自然数;

          这样对数的存在就简化了超大自然数的表示及运算;用来表示常常工作在万倍单位的多级运放就特别适合;

// X = 10000 = 10^4 = 10*lg(10^4) db = 40db;               //增益40dB表示放大10000倍;
// 3db = 10*lg(?) db; 3 = 10*lg(?); 0.3 = lg(?); ? = 10^0.3 ≈2;   //增益3dB表示放大约2倍;
// 假设一个级联放大电路,第一级为20dB(100倍),第二级为13dB(20倍),则放大倍数为33dB(2000倍);

 增益:使用对数表示(输出 / 输入)放大倍数的单位,增益的倍数换算公式为 X = 10*lg(X) db;其中X通常是10的幂次方的超大自然数;

2 AD8369

  2.1 功能框图

    AD8369是一款高性能的数字可变增益控制器(VGA);具体功能框图及引脚如下;

    ps:AD8369在1V p-p复合输出到1KΩ负载时,AD8369在70MHZ下,双音三阶互调失真信号为-69 dB;

    ps:数据手册P2-P5主要介绍了电路配置和电路工作时的各种规范取值范围;比如电阻,电容,电压,频率,增益的范围等;

  

    2.1.1 可变增益的输入方式

      一种是使用离散的X-AMP®结构实现6 dB增益阶跃,其中输入信号通过200 W R-2R梯形图网络逐渐衰减,输入阻抗由该梯形图网络配置;

      一种是通过运放输出来实现的3db增益,输出的增益阻抗由OPHI,OPLO上的电阻来设置;增益较为精确;

  2.2 采样增益

    采样增益bit[3:0]配置的时序如下所示,左边为串行时序配置,中间为并行时序配置,table为增益位宽的配置;

  

  2.3 部分原理

    数据手册P6-12主要是工作在不同典型值下的各种性能图示,typical performance characteristics;

    接下来讲了一些硬件部分的原理,比如器件增益的原理,比如输入输出的偏压设置等,噪声失真的信息;

    接下来讲了数字增益控制的原理,这部分与软件配置有一些相关,放到下面的2.3.1小节来讲解;

    接下来讲了AD8369的各种应用电路示例图;以及官方开发板的一些资料,最后封装尺寸;

    2.3.1 增益控制

      增益可以通过串行方式输入或并行方式输入,增益控制器由两个寄存器组成:

      一个是增益控制寄存器,由一个锁存器组成;一个是移位寄存器;由四个接受串行数据流的触发器组成;

      (1) 并行增益数据输入

      在并行操作中,增益数据按时序输入之后,在DENB的下降沿采样锁存在锁存器中;

      之后如果DENB保持高电平,则锁存器的增益随输入增益而变化;

      之后如果DENB保持低电平,则锁存器的增益则不随输入增益变化;

      (2) 串行增益数据输入

      在串行操作中,当DENB为低电平时,串行数据会在每个clock上升沿采样至移位寄存器;

      然后在DENB的上升沿,移位寄存器中的数据会锁存到增益控制器中;

      如果此时DENB保持高电平,则不会再对串行输入数据进行采样;如果此时DENB重新采集到下降沿,则重新开始采集增益数据;

  2.4 AD8369小结

    关于AD8639模拟器件,先大致浏览一遍数据手册,过滤一下哪些是一看就没有必要看的,并且备注一下;

    然后对剩下的内容简单分一下工,完整的浏览一遍剩下的可能有用的;

    硬件电路的具体详细参数感觉应该用不上,在上文中简单标出,具体的见数据手册查找;

    软件部分的话,通过查看引脚功能,先大致了解一下芯片可能需要配置的参数;然后就是数据协议的原理以及配置;

    然后就可以开始根据协议和原理整理一下配置思路进行配置了;

3 AD9203 模数转换器

  数据手册p1一般都是首先讲解一下器件原理框图和功能特性概览;记录到了后面的小结中

  p2-p4的specifications讲了参数典型取值,p5讲了rating,p6讲了pins,p7讲了terminology术语;

  p8-p10的performance讲了参数典型取值下的工作特性曲线;

  p11-p16的operations讲了器件的操作原理,电路配置等;记录到了后面的小结中;

  p18-p19的application讲了两个AD9203器件的典型应用如下;p20-p24讲了evaluation board;p25讲了dimensions尺寸;

      1)直接对中频信号进行下变频(下变频:过滤载波频率或降低载波频率)的应用,以及该应用的操作原理和电路配置;

      2)超声波应用,以及该应用的操作原理和电路配置;

  3.1 功能框图

    AD9203是10bit精度,40MSPS采样率,AD转换的CMOS器件;工作电压为2.7-3.6V;输入差分电压的峰峰值范围为1V到2V;

    AD9203器件内部采用多级A/D子块层级传递,来逐步提高模数转换的精度,采样保持功能使得不同的层级之间可以处理不同时期样本的数据;

   

  3.2 操作模式

    操作模式有四种输入模式,这四种输入模式有什么区别呢?

    应该主要是输入电压范围和输入电压方式的区别,目的应该是告诉我们可以通过这几种方式连接,根据需求选一种就行;

    参考电压有两种连接方式,这两种连接方式有什么区别呢?

    应该主要是输入电压范围和测量精度的区别;AD9203通过REFSENSE引脚的连接方式,来决定VREF参考电压的输入源;

    3.2.1 输入模式

      AD9203器件的输入可以选择配置为如下4种操作模式:1V差分模式,2V差分模式,1V单端模式,2V单端模式;

      单端模式输入时,其中AINP作为模拟输入,而AINN作为参考电压输入;

      交流耦合输入时,可以通过将CLAMP连接至AINP或AINN来使能内部的clamp开关,将交流耦合输入clamp到地;

      输入到AINP和AINN的输入电压范围的峰峰值在2*VREF内波动;

    3.2.2 内部参考连接

      内部参考连接方式时,VREF的电压与器件内部的电路具有相关性,VREF与REFSENSE引脚的电压具有相关性;

      内部参考连接大致可以根据REFSENSE是接GND,接VREF,或是接分压电阻,区分为如下三种模式;

      1)如图19所示,REFSENSE接GND,内部运放的反向端连到内部的分压电阻;此时AINN = VREF = 1V;输入电压峰峰值为2V;

      2)如图21所示,REFSENSE连接到外部的分压电阻,内部运放的反向端连到外部的分压电阻;

             此时AINN = VREF = 0.5 V × [1 + (RA/RB)];输入电压峰峰值为2*VREF,图中以VREF为0.75V举例;

      3)如图20所示,REFSENSE接VREF,内部运放的反向端连到外部的VREF,此时AINN = VREF= 0.5V;输入电压峰峰值为1V;

  

  3.2.3 外部参考连接

    外部参考连接方式时,VREF的电压与器件内部的电路没有相关性,VREF的电压与REFSENSE的电压没有相关性;

    如图22所示,REFSENSE连接到AVDD时,处于外部参考连接;外部参考连接相比内部参考连接的一些优势:

    1)外部参考连接有助于增强AD转换器的精度,允许较低的温度漂移,降低待机功耗;

    2)当多个AD转换信号互相反馈的时候,单独的参考电压VREF可以保证ADC工作在正常值,维持稳定; 

    单端模式输入时,外部参考连接用来设置输入电压的中值,AINN的值也是通过分压电阻来配置的;

    差分输入模式时,外部参考连接可以用来设置输入差分电压的commom-mode voltage;

    

    3.2.4 clamp操作

      clamp操作只能在单端输入时使用,不能用于差分输入模式;大概是通过CLAMP引脚输入方波,然后通过CLAMPIN输出电压模拟正弦波;

      CLAMP为1时使能clamp,CLAMP与CLAMPIN未连接,AINP电压由电容提供,电荷释放的偏置电流与输入电压的相关性如图24 ?;

      CLAMP为0时开启clamp,CLAMP与CLAMPIN连接,AINP的电压由由CLAMPIN提供,同时电容在每次连接的时候存储一些电荷 ?;

      

  3.3 AD9203小结

     数据手册感觉许多地方都不理解;一方面是原理写的不够详细,一方面是模电,通信相关的cmos器件,微电子器件,运放电路的基础薄弱,

    数据手册本身而言,这些电路配置和操作原理,应该是在画电路的时候比较有用;不过大部分画板本质上都是抄板,并不太关注这些原理部分;

    常常是板子画完后,调试的时候再来查看原理的;所以这些模拟器件的数据手册其实只要大致浏览一下就可以了;

    主要还是先把结构建立起来,然后看看这个结构能不能跑,能跑的话做一些回顾就可以了,如果不能跑的话,再回过头来看看原理为什么不能跑;

    另外,这个数据手册并没有说明如何使用AD9203编程,大概是因为比较简单,默认用户都会使用,都懂得如何查找资料,所以就没有说明了吧;

    看完数据手册之后感觉数据手册其实没必要看这么多,但是不看数据手册,就不知道数据手册应该怎么看;这大概就是不可避免的弯路把;

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