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一、 明德?lián)PmdyFmcAd9653-ADC系列采集板介紹

mdyFmcAD9653是由明德?lián)P科教研發(fā)的多通道、高分辨率和高采樣率的ADC系列子板，該系列包括如下型號(hào)。

具體型號(hào)	主芯片	廠家	性能差異
mdyFmcAd9653-ADI-8CH	AD9653	ADI	8通道、16位、125M采樣率
mdyFmcAd9653-ADI-4CH	AD9653	ADI	4通道、16位、125M采樣率
mdyFmcAd9653-MHX-8CH	MHX9653	上海冕芯	8通道、16位、125M采樣率國(guó)產(chǎn)芯片，性能相當(dāng)。由上海冕芯針對(duì)AD9653進(jìn)行正向研發(fā)，PIN TO PIN兼容。國(guó)內(nèi)流片、封裝，可以做到100%自主可控。
mdyFmcAd9653-MHX-4CH	MHX9653	上海冕芯	4通道、16位、125M采樣率國(guó)產(chǎn)芯片，性能相當(dāng)。由上海冕芯針對(duì)AD9653進(jìn)行正向研發(fā)，PIN TO PIN兼容。國(guó)內(nèi)流片、封裝，可以做到100%自主可控。
mdyFmcAd9653-MXT-8CH	MXT2401	北京時(shí)代民芯科技	8通道、16位、125M采樣率；國(guó)產(chǎn)芯片，性能相當(dāng)。由北京時(shí)代民芯（航天772研究所）針對(duì)AD9653進(jìn)行正向研發(fā)，PIN TO PIN兼容。國(guó)內(nèi)流片、封裝，可以做到100%自主可控。
mdyFmcAd9653-MXT-4CH	MXT2401	北京時(shí)代民芯科技	4通道、16位、125M采樣率；國(guó)產(chǎn)芯片，性能相當(dāng)。由北京時(shí)代民芯（航天772研究所）針對(duì)AD9653進(jìn)行正向研發(fā)，PIN TO PIN兼容。國(guó)內(nèi)流片、封裝，可以做到100%自主可控。
mdyFmcAd9653-GMS-8CH	GMS031	重慶吉芯科技	8通道、16位、125M采樣率；國(guó)產(chǎn)芯片，性能相當(dāng)。由重慶吉芯（中電24所子公司）針對(duì)AD9653進(jìn)行正向研發(fā)，PIN TO PIN兼容。國(guó)內(nèi)流片、封裝，可以做到100%自主可控。
mdyFmcAd9653-GMS-4CH	GMS031	重慶吉芯科技	4通道、16位、125M采樣率；國(guó)產(chǎn)芯片，性能相當(dāng)。由重慶吉芯（中電24所子公司）針對(duì)AD9653進(jìn)行正向研發(fā)，PIN TO PIN兼容。國(guó)內(nèi)流片、封裝，可以做到100%自主可控。
mdyFmcAd9653-BL-8CH	BLAD16Q125	上海貝嶺	8通道、16位、125M采樣率；國(guó)產(chǎn)芯片，性能優(yōu)于AD9653。由上海貝嶺針對(duì)AD9653進(jìn)行正向研發(fā)，對(duì)于ad9653性能上的不足之處進(jìn)行了多項(xiàng)升級(jí)，PIN TO PIN兼容。國(guó)內(nèi)流片、封裝，可以做到100%自主可控。
mdyFmcAd9653-BL-4CH	BLAD16Q125	上海貝嶺	4通道、16位、125M采樣率；國(guó)產(chǎn)芯片，性能優(yōu)于AD9653。由上海貝嶺針對(duì)AD9653進(jìn)行正向研發(fā)，對(duì)于ad9653性能上的不足之處進(jìn)行了多項(xiàng)升級(jí)，PIN TO PIN兼容。國(guó)內(nèi)流片、封裝，可以做到100%自主可控。

其主要功能如下：

? 搭載兩片ADC芯片，支持ADI、上海貝嶺、北京時(shí)代民芯科技、重慶機(jī)芯科技、上海冕芯等生產(chǎn)的芯片，完全PIN對(duì)PIN兼容；

? 共支持8通道同步輸入；

? 支持16位采樣分辨率；

? 支持最高125MSPS的采樣率；

? 支持內(nèi)外部時(shí)鐘自動(dòng)切換；

? 板載一片10MHz/0.5ppm的溫補(bǔ)晶振；

? 集成了時(shí)鐘分部芯片AD9517-1，配合相應(yīng)的FMC載板能完成多通道寬帶信號(hào)采集；

? 適用于醫(yī)療超聲和MRI、高速成像、正交無線電接收機(jī)、分集無線電接收機(jī)、測(cè)試設(shè)備、雷達(dá)、衛(wèi)星導(dǎo)航等多種應(yīng)用場(chǎng)合。

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二、 性能參數(shù)

1、 測(cè)試工具：Vivado，mdyMp5620開發(fā)板，mdyFmcAd9653板卡。

2、 模擬性能指標(biāo)

? 八通道輸入、125MSPS轉(zhuǎn)換率、16bit分辨率；

? 滿幅輸入10dBm；

? 信噪比78.438 dBFS @ 10.7 MHz；

? 無雜散動(dòng)態(tài)范圍 ≥ 85dBFS；

? 全功率帶寬（-3dB）：500MHz。

3、 時(shí)鐘選擇

? 板載10MHz溫補(bǔ)晶振，外接時(shí)鐘源時(shí)，可自動(dòng)切換；

? 外部采樣時(shí)鐘輸入方式：?jiǎn)味?0Ω；

? 外部采樣時(shí)鐘耦合方式：交流耦合；

? 外部采樣時(shí)鐘輸入幅度：-2dBm~10dBm;

4、 觸發(fā)方式

? 外部觸發(fā)輸入/輸出信號(hào)：?jiǎn)味?0Ω；

? 觸發(fā)信號(hào)耦合方式：直流耦合；

? 觸發(fā)信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn)：LVCMOS

5、 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)

? 模擬輸入接口：MMCX標(biāo)準(zhǔn)接口；

? 數(shù)字I/O接口：FMC(LPC)/VITA57.1標(biāo)準(zhǔn)接口；

? 散熱方式：風(fēng)冷

三、 主要硬件介紹

1、 板卡設(shè)計(jì)框圖

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2、 AD9653芯片

ADI公司的ADC芯片AD9653，該芯片是是一款4通道、16位、125 MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。該芯片內(nèi)置采樣保持電路，專門針對(duì)低功耗、小尺寸和易用性而設(shè)計(jì)。該產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換速率最高可達(dá)125 MSPS，具有杰出的動(dòng)態(tài)性能與低功耗特性，適合強(qiáng)調(diào)小封裝尺寸的應(yīng)用。

該ADC要求采用1.8 V單電源供電以及LVPECL/CMOS/LVDS兼容型采樣時(shí)鐘信號(hào)，以便充分發(fā)揮其工作性能。無需外部基準(zhǔn)電壓源或驅(qū)動(dòng)器件即可滿足許多應(yīng)用需求。

該ADC內(nèi)置PLL會(huì)自動(dòng)倍頻采樣時(shí)鐘，從而產(chǎn)生合適的LVDS串行數(shù)據(jù)速率。它提供一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸出 (DCO)用于在輸出端捕獲數(shù)據(jù)，以及一個(gè)幀時(shí)鐘輸出 (FCO)用于發(fā)送新輸出字節(jié)信號(hào)。

該ADC具有極低的功耗，正常工作時(shí)為673mW。它還支持獨(dú)立關(guān)斷各通道；禁用所有通道時(shí)，典型功耗低于2mW。

該ADC應(yīng)用性能優(yōu)異，應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有許多該芯片的Pin to Pin的替代品。如上海貝嶺的BLAD16Q125、北京時(shí)代民芯科技的MXT2401、中電24所的GMS031等等。以上芯片可以原位替代AD9653。

42f1286237e64ae490c260985af3f4c3~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1666146474&x-signature=mp3VbkvFPZ0fvJRY0Eg5tSGgudI%3D

圖2.2.1

3、 時(shí)鐘分布與鎖相環(huán)芯片

ADI公司的時(shí)鐘分布/鎖相環(huán)芯片AD9517-1。該芯片VCO頻率范圍為2.30GHz~2.65GHz，支持4路LVPECL和4路LVDS（8路CMOS）時(shí)鐘輸出，LVPECL最高輸出頻率1.6GHz，LVDS最高輸出800MHz，CMOS輸出最高250MHz。

每對(duì)輸出都擁有一個(gè)可以自由調(diào)整分頻比以及粗調(diào)相位的通道分頻器，LVPECL電平輸出的通道分頻器的分頻比為1到32，而 LVDS/CMOS電平輸出所允許的最大分頻比為1024。

為了使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及其它需要低相噪或者抖動(dòng)的系統(tǒng)達(dá)到更好的性能，AD9517-1專門優(yōu)化了低抖動(dòng)/相噪設(shè)計(jì)。輸出附加抖動(dòng)275fs（rms）, 輸出通道間偏斜＜10ps。

4、 溫補(bǔ)晶振

Rakon公司的10MHz溫補(bǔ)晶振，E7009LF。該晶振性能優(yōu)異，頻率穩(wěn)定度±0.5ppm，-40℃~+85℃工作溫度內(nèi)，頻率穩(wěn)定度也可以保持±0.5ppm。5032封裝，帶有頻率調(diào)整引腳。

或者EPSON公司的10MHz溫補(bǔ)晶振，TG-5032CFN。

5、 FMC接口

采用標(biāo)準(zhǔn)low-pin-count FMC連接器。

6、 MMCX連接器

板卡前面板插座采用標(biāo)準(zhǔn)MMCX射頻連接器。

四、 評(píng)估測(cè)試

1、 測(cè)試環(huán)境

n 時(shí)鐘：板載10MHz溫補(bǔ)晶振；

n 信號(hào)：R&S SMBV100A信號(hào)源，串入晶體濾波器；

n 評(píng)估板：mdy5620開發(fā)板+mdyFmcAD9653板卡。

2、 芯片配置

n AVDD=1.8V， DRVDD=1.8V；

n 2. 時(shí)鐘速率： 125MHz， DCS 關(guān)閉；

n 3. 2Vpp 滿幅輸入范圍，輸入信號(hào)功率為-1± 0.15 dBFS；

n 4. 默認(rèn) LVDS ANSI-644，DDR，1xFrameMode，Bytewise。

3、 雙音測(cè)試結(jié)果

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圖
4.3.110.7MHz_51.8MHz_two_tone_fft

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圖
4.3.217.5MHz_45MHz_two_tone_fft

4、 空采噪聲測(cè)試結(jié)果

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圖4.4.1 空采噪聲測(cè)試結(jié)果

5、 網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試

測(cè)試帶寬100khz到200mhz，輸入為巴倫的單端輸入，輸出為巴倫的差分輸出的一邊。如圖4.4.2曲線為s21傳輸特性曲線（頻響），圖片左上角的mark點(diǎn)為各頻點(diǎn)衰減值。

488462a781c84cfaac29648d79953c0f~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1666146474&x-signature=m3hoKOeVqD7HtXwMPIeL0iV3GCo%3D

圖4.4.2 頻響和衰減測(cè)試結(jié)果

一、 上板測(cè)試說明

1、 上板提供如下功能的測(cè)試工程：

l 工程成功加載，mdy5620開發(fā)板led-D9、D10閃爍；

l Ad9653采集8通道數(shù)據(jù)并輸入到fpga；

l 下載成功后可以通過vivado彈出的ila窗口查看ad9653各mmcx通道采集數(shù)據(jù)，信號(hào)定義如下表格。

信號(hào)名	位寬	定義
ad0_data_a_t	16	ad9653轉(zhuǎn)換通道MMCX1數(shù)據(jù)
ad0_data_b_t	16	ad9653轉(zhuǎn)換通道MMCX2數(shù)據(jù)
ad0_data_c_t	16	ad9653轉(zhuǎn)換通道MMCX3數(shù)據(jù)
ad0_data_d_t	16	ad9653轉(zhuǎn)換通道MMCX4數(shù)據(jù)
ad1_data_a_t	16	ad9653轉(zhuǎn)換通道MMCX5數(shù)據(jù)
ad1_data_b_t	16	ad9653轉(zhuǎn)換通道MMCX6數(shù)據(jù)
ad1_data_c_t	16	ad9653轉(zhuǎn)換通道MMCX7數(shù)據(jù)
ad1_data_d_t	16	ad9653轉(zhuǎn)換通道MMCX8數(shù)據(jù)

表5.1.1

2、 測(cè)試工程接口信號(hào)列表

信號(hào)名	I/O	位寬	定義
CLK_200M_P,	I	1	200MHZ系統(tǒng)時(shí)鐘P端
CLK_200M_N,	I	1	200MHZ系統(tǒng)時(shí)鐘N端
PLL_CLK_P,	I	1	PLL時(shí)鐘_P端
PLL_CLK_N,	I	1	PLL時(shí)鐘_N端
LED,	O	2	LED
PLL_SCLK,	O	1	PLL SPI時(shí)鐘
PLL_CS,	O	1	PLL SPI片選
PLL_SDIO,	O	1	PLL SPI數(shù)據(jù)引腳
PLL_SDO,	I	1	PLL SPI數(shù)據(jù)輸入
PLL_RESETN,	O	1	PLL復(fù)位引腳(低電平有效)
EXT_PLL_LOCK	I	1	PLL時(shí)鐘鎖定(高電平有效)
ADC_SCLK,	O	1	AD SPI時(shí)鐘
AD1_CSB,	O	1	AD1 SPI片選
AD2_CSB,	O	1	AD2 SPI片選
ADC_SDIO,	O	1	AD數(shù)據(jù)引腳
ADC_SYNC,	O	1	AD同步控制
ADC1_DCO_	I	1	數(shù)據(jù)時(shí)鐘_P端
ADC1_DCO_	I	1	數(shù)據(jù)時(shí)鐘_N端
ADC1_FCO_	I	1	幀同步標(biāo)志_P端
ADC1_FCO_	I	1	幀同步標(biāo)志_N端
ADC1_A0_P	I	1	數(shù)據(jù)通道A0_P
ADC1_A0_N	I	1	數(shù)據(jù)通道A0_N
ADC1_A1_P	I	1	數(shù)據(jù)通道A1_P
ADC1_A1_N	I	1	數(shù)據(jù)通道A1_N
ADC1_B0_P	I	1	數(shù)據(jù)通道B0_P
ADC1_B0_N	I	1	數(shù)據(jù)通道B0_N
ADC1_B1_P	I	1	數(shù)據(jù)通道B1_P
ADC1_B1_N	I	1	數(shù)據(jù)通道B1_N
ADC1_C0_P	I	1	數(shù)據(jù)通道C0_P
ADC1_C0_N	I	1	數(shù)據(jù)通道C0_N
ADC1_C1_P	I	1	數(shù)據(jù)通道C1_P
ADC1_C1_N	I	1	數(shù)據(jù)通道C1_N
ADC1_D0_P	I	1	數(shù)據(jù)通道D0_P
ADC1_D0_N	I	1	數(shù)據(jù)通道D0_N
ADC1_D1_P	I	1	數(shù)據(jù)通道D1_P
ADC1_D1_N	I	1	數(shù)據(jù)通道D1_N
ADC2_A0_P	I	1	數(shù)據(jù)通道A0_P
ADC2_A0_N	I	1	數(shù)據(jù)通道A0_N
ADC2_A1_P	I	1	數(shù)據(jù)通道A1_P
ADC2_A1_N	I	1	數(shù)據(jù)通道A1_N
ADC2_B0_P	I	1	數(shù)據(jù)通道B0_P
ADC2_B0_N	I	1	數(shù)據(jù)通道B0_N
ADC2_B1_P	I	1	數(shù)據(jù)通道B1_P
ADC2_B1_N	I	1	數(shù)據(jù)通道B1_N
ADC2_C0_P	I	1	數(shù)據(jù)通道C0_P
ADC2_C0_N	I	1	數(shù)據(jù)通道C0_N
ADC2_C1_P	I	1	數(shù)據(jù)通道C1_P
ADC2_C1_N	I	1	數(shù)據(jù)通道C1_N
ADC2_D0_P	I	1	數(shù)據(jù)通道D0_P
ADC2_D0_N	I	1	數(shù)據(jù)通道D0_N
ADC2_D1_P	I	1	數(shù)據(jù)通道D1_P
ADC2_D1_N	I	1	數(shù)據(jù)通道D1_N

表5.2.1

3、 硬件電路連接

如圖5.3.1所示。

8c7b16275f4c4eaeb202589a7f7c4f63~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1666146474&x-signature=8Cc5cJmwuGjesBEE3i5jXSou%2BYo%3D

圖5.3.1

4、 工程上板

下載提供的上板測(cè)試工程：

ü mdyFmcAd9653_top.bit

ü mdyFmcAd9653_top.Itx

通過MMCX接口外接信號(hào)發(fā)送器，并產(chǎn)生不同波形輸入。如下圖5.4.1所示，信號(hào)發(fā)送器連接mdyFmcAd9653板卡上的MMCX接口XS1，并產(chǎn)生正弦波-1MHz-1v-占空比50%，通過ILA可以抓取對(duì)應(yīng)XS1通道的ad0_data_a_t信號(hào)信號(hào)，ILA捕抓時(shí)鐘為125MHz。更改波形顯示方法，可以看到ad9653轉(zhuǎn)換過來的輸入正弦波信號(hào)，而且可以看到ad9653的轉(zhuǎn)換速率達(dá)到了最大的125Msps。

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圖5.4.1

信號(hào)發(fā)送器連接mdyFmcAd9653板卡上的MMCX接口XS1，產(chǎn)生正弦波-5MHz-1v-占空比50%，ILA抓取信號(hào)波形如下圖5.4.2所示。

f6edcc8c39fa4d3e840b47354c5e24d5~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1666146474&x-signature=GCxUvRr0U9b6V0zcQl3IgPODf9E%3D

圖5.4.2

信號(hào)發(fā)送器CH1連接mdyFmcAd9653板卡上的MMCX接口XS1，產(chǎn)生正弦波-10MHz-1v-占空比50%；信號(hào)發(fā)送器CH2連接mdyFmcAd9653板卡上的MMCX接口XS12，產(chǎn)生正弦波-15MHz-1v-占空比50%。ILA抓取信號(hào)波形如下圖5.4.3所示。

da44b321d20a4befa838e2878dba5405~noop.image?_iz=58558&from=article.pc_detail&x-expires=1666146474&x-signature=N0ZxQOy8fGqi%2Ffvi%2BM2vzgP46jU%3D

圖5.4.3

二、 技術(shù)支持

售后：開發(fā)板保修期為6個(gè)月。

審核編輯：湯梓紅

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