一、 明德揚mdyFmcAd9653-ADC系列采集板介紹

mdyFmcAD9653是由明德揚科教研發的多通道、高分辨率和高采樣率的ADC系列子板，該系列包括如下型號。

其主要功能如下：

? 搭載兩片ADC芯片，支持ADI、上海貝嶺、北京時代民芯科技、重慶機芯科技、上海冕芯等生產的芯片，完全PIN對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；

? 支持內外部時鐘自動切換；

? 板載一片10MHz/0.5ppm的溫補晶振；

? 集成了時鐘分部芯片AD9517-1，配合相應的FMC載板能完成多通道寬帶信號采集；

? 適用于醫療超聲和MRI、高速成像、正交無線電接收機、分集無線電接收機、測試設備、雷達、衛星導航等多種應用場合。

二、 性能參數

1、 測試工具：Vivado，mdyMp5620開發板，mdyFmcAd9653板卡。

2、 模擬性能指標

? 八通道輸入、125MSPS轉換率、16bit分辨率；

? 滿幅輸入10dBm；

? 信噪比78.438 dBFS @ 10.7 MHz；

? 無雜散動態范圍 ≥ 85dBFS；

? 全功率帶寬（-3dB）：500MHz。

3、 時鐘選擇

? 板載10MHz溫補晶振，外接時鐘源時，可自動切換；

? 外部采樣時鐘輸入方式：單端50Ω；

? 外部采樣時鐘耦合方式：交流耦合；

? 外部采樣時鐘輸入幅度：-2dBm~10dBm;

4、 觸發方式

? 外部觸發輸入/輸出信號：單端50Ω；

? 觸發信號耦合方式：直流耦合；

? 觸發信號電平標準：LVCMOS

5、 標準結構

? 模擬輸入接口：MMCX標準接口；

? 數字I/O接口：FMC(LPC)/VITA57.1標準接口；

? 散熱方式：風冷

三、 主要硬件介紹

1、 板卡設計框圖

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模數轉換器(ADC)。該芯片內置采樣保持電路，專門針對低功耗、小尺寸和易用性而設計。該產品的轉換速率最高可達125 MSPS，具有杰出的動態性能與低功耗特性，適合強調小封裝尺寸的應用。

該ADC要求采用1.8 V單電源供電以及LVPECL/CMOS/LVDS兼容型采樣時鐘信號，以便充分發揮其工作性能。無需外部基準電壓源或驅動器件即可滿足許多應用需求。

該ADC內置PLL會自動倍頻采樣時鐘，從而產生合適的LVDS串行數據速率。它提供一個數據時鐘輸出 (DCO)用于在輸出端捕獲數據，以及一個幀時鐘輸出 (FCO)用于發送新輸出字節信號。

該ADC具有極低的功耗，正常工作時為673mW。它還支持獨立關斷各通道；禁用所有通道時，典型功耗低于2mW。

該ADC應用性能優異，應用場景廣泛，國內已經有許多該芯片的Pin to Pin的替代品。如上海貝嶺的BLAD16Q125、北京時代民芯科技的MXT2401、中電24所的GMS031等等。以上芯片可以原位替代AD9653。

圖2.2.1

3、 時鐘分布與鎖相環芯片

ADI公司的時鐘分布/鎖相環芯片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。

每對輸出都擁有一個可以自由調整分頻比以及粗調相位的通道分頻器，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。

為了使數據轉換系統以及其它需要低相噪或者抖動的系統達到更好的性能，AD9517-1專門優化了低抖動/相噪設計。輸出附加抖動275fs（rms）, 輸出通道間偏斜＜10ps。

4、 溫補晶振

Rakon公司的10MHz溫補晶振，E7009LF。該晶振性能優異，頻率穩定度±0.5ppm，-40℃~+85℃工作溫度內，頻率穩定度也可以保持±0.5ppm。5032封裝，帶有頻率調整引腳。

或者EPSON公司的10MHz溫補晶振，TG-5032CFN。

5、 FMC接口

采用標準low-pin-count FMC連接器。

6、 MMCX連接器

板卡前面板插座采用標準MMCX射頻連接器。

四、 評估測試

1、 測試環境

n 時鐘：板載10MHz溫補晶振；

n 信號：R&S SMBV100A信號源，串入晶體濾波器；

n 評估板：mdy5620開發板+mdyFmcAD9653板卡。

2、 芯片配置

n AVDD=1.8V， DRVDD=1.8V；

n 2. 時鐘速率： 125MHz， DCS 關閉；

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

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

3、 雙音測試結果

圖
4.3.110.7MHz_51.8MHz_two_tone_fft

圖
4.3.217.5MHz_45MHz_two_tone_fft

4、 空采噪聲測試結果

圖4.4.1 空采噪聲測試結果

5、 網絡分析儀測試

測試帶寬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點為各頻點衰減值。

圖4.4.2 頻響和衰減測試結果

一、 上板測試說明

1、 上板提供如下功能的測試工程：

l 工程成功加載，mdy5620開發板led-D9、D10閃爍；

l Ad9653采集8通道數據并輸入到fpga；

l 下載成功后可以通過vivado彈出的ila窗口查看ad9653各mmcx通道采集數據，信號定義如下表格。

表5.1.1

2、 測試工程接口信號列表

表5.2.1

3、 硬件電路連接

如圖5.3.1所示。

圖5.3.1

4、 工程上板

下載提供的上板測試工程：

ü mdyFmcAd9653_top.bit

ü mdyFmcAd9653_top.Itx

通過MMCX接口外接信號發送器，并產生不同波形輸入。如下圖5.4.1所示，信號發送器連接mdyFmcAd9653板卡上的MMCX接口XS1，并產生正弦波-1MHz-1v-占空比50%，通過ILA可以抓取對應XS1通道的ad0_data_a_t信號信號，ILA捕抓時鐘為125MHz。更改波形顯示方法，可以看到ad9653轉換過來的輸入正弦波信號，而且可以看到ad9653的轉換速率達到了最大的125Msps。

圖5.4.1

信號發送器連接mdyFmcAd9653板卡上的MMCX接口XS1，產生正弦波-5MHz-1v-占空比50%，ILA抓取信號波形如下圖5.4.2所示。

圖5.4.2

信號發送器CH1連接mdyFmcAd9653板卡上的MMCX接口XS1，產生正弦波-10MHz-1v-占空比50%；信號發送器CH2連接mdyFmcAd9653板卡上的MMCX接口XS12，產生正弦波-15MHz-1v-占空比50%。ILA抓取信號波形如下圖5.4.3所示。

圖5.4.3

二、 技術支持

售后：開發板保修期為6個月。