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適用于板卡型號(hào)：

PGL22G/PGL12G

1. 實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

本實(shí)驗(yàn)練習(xí)使用ADC，實(shí)驗(yàn)中使用的ADC模塊型號(hào)為AN9238，最大采樣率65Mhz，精度為12位。實(shí)驗(yàn)中把AN9238的2路輸入以波形方式在HDMI上顯示出來(lái)，我們可以用更加直觀(guān)的方式觀(guān)察波形，是一個(gè)數(shù)字示波器雛形。

2. 實(shí)驗(yàn)原理

黑金高速AD模塊AN9238為2路65MSPS， 12位的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)模塊。模塊的AD轉(zhuǎn)換采用了ADI公司的AD9238芯片， AD9238芯片支持2路AD輸入轉(zhuǎn)換，所以1片AD9238芯片一共支持2路的AD輸入轉(zhuǎn)換。模擬信號(hào)輸入支持單端模擬信號(hào)輸入，輸入電壓范圍為-5V~+5V，接口為SMA插座。

AN9238模塊的原理設(shè)計(jì)框圖如下：

關(guān)于AD9238的電路具體參考設(shè)計(jì)請(qǐng)參考AD9238的芯片手冊(cè)。

2.1 單端輸入及運(yùn)放電路

單端輸入AD1和AD2通過(guò)J5或者J6兩個(gè)SMA頭輸入，單端輸入的電壓為-5V~+5V。

板上通過(guò)運(yùn)放AD8065芯片和分壓電阻把-5V~+5V輸入的電壓縮小成-1V~+1V。如果用戶(hù)想輸入更寬范圍的電壓輸入只要修改前端的分壓電阻的阻值。

下表為模擬輸入信號(hào)和AD8065運(yùn)放輸出后的電壓對(duì)照表：

2.2 單端轉(zhuǎn)差分及AD轉(zhuǎn)換

-1V~+1V的輸入電壓通過(guò)AD8138芯片轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)（VIN+ ? VIN?）， 差分信號(hào)的共模電平由AD的CML管腳決定。

下表為模擬輸入信號(hào)到AD8138差分輸出后的電壓對(duì)照表：

2.3 AD9238轉(zhuǎn)換

默認(rèn)AD是配置成offset binary的，AD轉(zhuǎn)換的值如下圖所示：

在模塊電路設(shè)計(jì)中，AD9238的VREF的值為1V，這樣最終的模擬信號(hào)輸入和AD轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)如下：

從表中我們可以看出，-5V輸入的時(shí)候，AD9238轉(zhuǎn)換的數(shù)字值最小，+5V輸入的時(shí)候，AD9238轉(zhuǎn)換的數(shù)字值最大。

2.4 AN9238數(shù)字輸出時(shí)序

AD9238雙通道AD的數(shù)字輸出為+3.3V的CMOS輸出模式，2路通道(A和B）獨(dú)立的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘。AD數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的上降沿轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，FPGA端可用AD時(shí)鐘的采樣AD數(shù)據(jù)。

3. 程序設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)顯示部分是基于前面的已有的實(shí)驗(yàn)，在彩條上疊加網(wǎng)格線(xiàn)和波形。

timing_gen_xy模塊完成視頻圖像的坐標(biāo)生成，x坐標(biāo)，從左到右增大，y坐標(biāo)從上到下增大。

timing_gen_xy模塊端口

grid_display模塊主要完成視頻的網(wǎng)格線(xiàn)疊加，本實(shí)驗(yàn)將彩條視頻輸入，然后疊加一個(gè)網(wǎng)格后輸出，提供給后面的波形顯示模塊使用。

grid_display模塊端口

wav_display顯示模塊主要是完成波形數(shù)據(jù)的疊加顯示，模塊內(nèi)含有一個(gè)雙口ram，寫(xiě)端口是由ADC采集模塊寫(xiě)入，讀端口是顯示模塊。

wav_display模塊端口

ad9226_sample模塊主要完成ad9226輸入數(shù)據(jù)順序調(diào)整，因?yàn)閍d9226輸入的數(shù)據(jù)MSB在最低位。再把有符號(hào)數(shù)轉(zhuǎn)換為無(wú)符號(hào)數(shù)，最后位寬轉(zhuǎn)換到8bit。

ad9226_sample模塊端口

4. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1）將AN9238模塊插入開(kāi)發(fā)板的擴(kuò)展口J8，注意1腳對(duì)齊，不要插錯(cuò)、插偏，不能帶電操作。

2）連接AN9238的輸入到信號(hào)發(fā)生器的輸出，這里使用的是專(zhuān)用屏蔽線(xiàn)，如果使用其他線(xiàn)可能會(huì)有較大干擾。

3）連接HDMI顯示器，注意：連接的是顯示器，不是筆記本電腦HDMI接口

4）下載程序，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生的頻率和幅度，AN9238輸入范圍-5V-5V，為了便于觀(guān)察波形數(shù)據(jù)，建議信號(hào)輸入頻率200Khz到1Mhz。觀(guān)察顯示器輸出，紅色波形為AD1輸入、藍(lán)色為AD2輸入、黃色網(wǎng)格最上面橫線(xiàn)代表5V，最下面橫線(xiàn)代表-5V，中間橫線(xiàn)代表0V，每個(gè)豎線(xiàn)間隔是10個(gè)采樣點(diǎn)。