Jump to content

    

АЦП и ПЛИС

есть ли способы деления частоты тактового сигнала не вносящие существенного джиттера?

Делители и формирователи на основе PECL, LVPECL логики.

пытаюсь понять, что нужно будет поменять во входном тракте, если частоту опоры АЦП увеличить в два раза, т.е. подавать на ацп так со входа платы без деления.

А зачем что-то менять во входном тракте? Ведь по Вашим словам

Фильтры аналогового приемника останутся те же самые, вырезаемая полоса не изменится.

Может поставить вопрос по другому, даст ли положительный эффект такая смена частотной раскладки? Тут однозначного ответа нет, сильно зависит от конкретной реализации. Ну например. Вы увеличиваете тактовую частоту, зоны Найквиста "расползаются", требования к входной фильтрации упрощаются. Но с повышением тактовой частоты схема начинает больше потреблять, импульсные блоки питания гнать больше помех и они становятся заметными, хотя раньше лежали ниже уровня шумов. Вот такой пример. Так, что во всём требуется компромисс.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Можно. Но если АЦП нужно конфигурировать, а вы собираетесь подавать тактовую частоту АЦП в ПЛИС на PLL, то могут быть проблемы.

а зачем клок на PLL подавать, не понял. клок на выходе ацп плохого качества?

 

даст ли положительный эффект такая смена частотной раскладки? Тут однозначного ответа нет, сильно зависит от конкретной реализации. Ну например. Вы увеличиваете тактовую частоту, зоны Найквиста "расползаются", требования к входной фильтрации упрощаются. Но с повышением тактовой частоты схема начинает больше потреблять, импульсные блоки питания гнать больше помех и они становятся заметными, хотя раньше лежали ниже уровня шумов. Вот такой пример. Так, что во всём требуется компромисс.

про потребление и помеховую обстановку вы верно заметили, но эти вопросы решаемые качественной развязкой по питанию, тем более что ацп штатно рассчитан на еще в два раза большую частоту дискретизации, а выигрыш в 10 дБ для SNR за счет уменьшения джиттера опоры при раздаче и некоторой доработки ЦОС (для инвертирования спектра, полученного из второй зоны Найквиста) - того стоят. вопрос с тепловыделением тоже решаемый.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я не утверждаю, что Вы обязательно столкнётесь с проблемой помех по питанию, я лишь привёл это как пример того, что улучшение одного параметра может привести к ухудшению другого и полностью испортить выигрыш. Тупое повышение тактовой частоты даёт выигрыш только в "теоретическом вакууме". Ну а инвертирование спектра это вообще не проблема, достаточно поменять местами I и Q.

Share this post


Link to post
Share on other sites

я предлагаю не делить частоту дискретизации, а подавать тот чистый синус. не переводить его в цифру и не делить частоту пополам, таким образом не накапливать джиттер, минимизировав число активных компонентов в цепи опоры. будет некоторое увеличение нагрузки на цос, но это некритично. тем более что ацп рассчитан на 2,5раза большую частоту дискретизации, чем та, которую планирую использовать.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Хорошая ли это идея зависит от того, насколько далеко находится тактовый генератор от АЦП, каким способом транслируется, одним проводом или дифференциалом, какая его амплитуда. Практически все даташиты при синусоидальном клоке рекомендуют максимальную амплитуду, но чем она выше, тем больше она просачивается на сигнальный вход, смещая начальную рабочую точку. Об этом, однако следует беспокоиться только при оцифровке очень большого динамического диапазона сигналов.

Share this post


Link to post
Share on other sites
..спектр цифровых последовательностей - бесконечен,

по этому можно сказать что там где будут помехи от LVDS будут и помехи от КМОП не смотря на разницу в частоте,

зато разница в уровнях у них более 18 Дб.

Сколько - не скажу , но LVDS предпочтительней.

но CMOS можно отвязать от цифровой части схемы буфером, а LVDS тянутся в цифровой чип от АЦП напрямую. или есть какие-то ретрансляторы LVDS для уменьшения нагрузки на выходные драйверы АЦП?

 

Хорошая ли это идея зависит от того, насколько далеко находится тактовый генератор от АЦП, каким способом транслируется, одним проводом или дифференциалом, какая его амплитуда. Практически все даташиты при синусоидальном клоке рекомендуют максимальную амплитуду, но чем она выше, тем больше она просачивается на сигнальный вход, смещая начальную рабочую точку. Об этом, однако следует беспокоиться только при оцифровке очень большого динамического диапазона сигналов.

с синусоидой там все хорошо, раздачу на платы продумали хорошо, моя задача не понизить качество на плате

Share this post


Link to post
Share on other sites
но CMOS можно отвязать от цифровой части схемы буфером, а LVDS тянутся в цифровой чип от АЦП напрямую. или есть какие-то ретрансляторы LVDS для уменьшения нагрузки на выходные драйверы АЦП?

Ну буферов любых, в том числе LVDS полно. О каком уменьшении нагрузки на LVDS идёт речь, если она должна быть всегда 100 Ом? Но при любых условиях излучение симметричной двухпроводной линии, коей является LVDS намного меньше, чем одиночного провода, это не говоря о том, что просто даже физически амплитуда сигнала LVDS на порядок меньше чем CMOS, даже если это 1.8В CMOS.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ну буферов любых, в том числе LVDS полно. О каком уменьшении нагрузки на LVDS идёт речь, если она должна быть всегда 100 Ом? Но при любых условиях излучение симметричной двухпроводной линии, коей является LVDS намного меньше, чем одиночного провода, это не говоря о том, что просто даже физически амплитуда сигнала LVDS на порядок меньше чем CMOS, даже если это 1.8В CMOS.

ну чем длиннее длина цепи, тем больше ее паразитная емкость, тем больший бросок тока в момент перещелкивания состояния. просто для CMOS выходов АЦП рекомендуют ставить буфер (ретранлятор, и также экран-изолятор шумов в обратку из цифровой части по шине данных) и последовательные резисторы, чтобы сгладить фронты сигнала и уменьшить импульсные броски питания выходных каскадов ацп:

image.png

и я подумал не потребуется ли нечто похожее если я использую LVDS выходы АЦП (какое-нибудь промежуточное звено/ретранслятор/экран - или это лишнее?). а в литературе пишут в основном о прямом соединении выхода АЦП с цифровой схемой. Основные рекомендации: выдерживать импеданс, терминатор максимально близко к приемнику (благо в ПЛИС есть on-die-termination и внешний терминатор в общем-то не требуется), зазор между проводниками дифпары поменьше для тесной связи, и главное - минимизировать длину дифпары (менее 2 дюймов) - для минимизации возможности наводки на выходы АЦП любого шума от внешних схем, который может проникать на его входы.

прямое соединение так прямое, ок.

 

в общем у меня остался еще вопрос:

если логические сигналы стандарта LVDS центрированы относительно синфазного напряжения +1,2 В и имеют типичный размах 350 мВ, то можно ли LVDS с АЦП с напряжением питания +1V8 подавать на ПЛИС с напряжением питания +3V3?

image.png

может AC-couple нужно?

Share this post


Link to post
Share on other sites
если логические сигналы стандарта LVDS центрированы относительно синфазного напряжения +1,2 В и имеют типичный размах 350 мВ, то можно ли LVDS с АЦП с напряжением питания +1V8 подавать на ПЛИС с напряжением питания +3V3?

Вообще обычно можно, надо внимательно посмотреть на схему входа ПЛИС, она обычно есть в даташите. Но в идеале надо запитать этот банк от того же питания, что и АЦП, чтобы точно не обжечься.

может AC-couple нужно?

Для клока это возможно, но для данных ни в коем случае. Иначе выгребите проблем с постоянной времени разделительных цепей. Ведь они должны пропускать неограниченное количество единиц или нулей подряд.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Вообще обычно можно, надо внимательно посмотреть на схему входа ПЛИС, она обычно есть в даташите. Но в идеале надо запитать этот банк от того же питания, что и АЦП, чтобы точно не обжечься.

В даташите - в соответствии со стандартом LVDS: 1v2/350mv, какие тут есть подводные камни при таком подключении?

в этих темах, говорят, что LVDS - это стандарт и можно сопрягать по нему устройства с разными питающими напряжениями:

AR# 18095

Vcco and Vccaux effects on LVDS input

Connection LVDS_25 output of Spartan-3E to LVDS_33 inputs of other devices

Как связать ПЛИС серии Virtex4 и Virtex2, используя канал LVDS?

и вот картинка:

hp_checklist_201409230904113294.png

вроде можно подключать 1V8 ADC out по LVDS к банку плис VCCAUX/VCCO под +3V3

только вроде как нельзя использовать внутренний DIFF_TERM, если напряжение питания приемника не совпадает с передатчиком.

пишут, что для работы LVDS в опредеоленном банке нужно свое VCCO и уж если он работает, то при сопряжении не должно быть проблем. так ли это?

Для клока это возможно, но для данных ни в коем случае. Иначе выгребите проблем с постоянной времени разделительных цепей. Ведь они должны пропускать неограниченное количество единиц или нулей подряд.

А как же данные по mgt/pci с AC-связью?!

Share this post


Link to post
Share on other sites

А как же данные по mgt/pci с AC-связью?!

 

Для mgt/pci-e с AC-связью используется специальное кодирование передаваемых данных типа 5b/6b, 8b/10b, 128b/130b или другое.

Закодированный сигнал будет с меняющимися состояниями на линии передачи, без длинных последовательностей 0 или 1.

 

Существуют АЦП/ЦАП с интерфейсом для подключения к mgt - JESD204 - SERIAL INTERFACE FOR DATA CONVERTERS. На данный момент есть ревизия В этого стандарта. За более новые версии не знаю.

Share this post


Link to post
Share on other sites
А как же данные по mgt/pci с AC-связью?!

 

Для mgt/pci-e с AC-связью используется специальное кодирование передаваемых данных типа 5b/6b, 8b/10b, 128b/130b или другое.

Закодированный сигнал будет с меняющимися состояниями на линии передачи, без длинных последовательностей 0 или 1.

 

Существуют АЦП/ЦАП с интерфейсом для подключения к mgt - JESD204 - SERIAL INTERFACE FOR DATA CONVERTERS. На данный момент есть ревизия В этого стандарта. За более новые версии не знаю.

ага, точно. но уменя обычный LVDS выход без кодирования. и подключать их буду к обычным дифпарам GPIO. да, тут получается на выходе ацп будет постоянная составляющая (например какой-то выходной бит ацп всегда в 1) и следовательно AC-couple делать нельзя. ведь последовательные конденсаторы пропускают только фронт. вроде понял.

 

значит LVDS_1V8 выход ацп можно подавать на GPIO_P/N ПЛИС с питанием соответствующего банка 3V3 и VCCAUX 3V3 ?

вот еще тому подтверждения:

XC7V2000T-FFG1761, стандарты IO

LVDS to Spartan6

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да подсоединять 1,8 к банкам с 2,5 и 3,3 можно. Но лучше откомпилируйте проект в этой части, чтоб не оказалось, что можно только при условии, что у вас остальные контакты используются для входа или только для выхода, или при таком напряжении питания банка вы не сомжете задействовать внутренние согласующие резисторы 100 Ом. И ещё полно там всяких ограничений может быть.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Да подсоединять 1,8 к банкам с 2,5 и 3,3 можно. Но лучше откомпилируйте проект в этой части, чтоб не оказалось, что можно только при условии, что у вас остальные контакты используются для входа или только для выхода, или при таком напряжении питания банка вы не сомжете задействовать внутренние согласующие резисторы 100 Ом. И ещё полно там всяких ограничений может быть.

Differential and VREF dependent inputs are powered by VCCAUX.

On-chip differential termination is specified with a nominal value of 100Ω when VCCAUX= 3.3V.

то есть задействовать внутренние терминаторы я могу.

а вот об остальных ограничениях где можно почитать?

Share this post


Link to post
Share on other sites
а вот об остальных ограничениях где можно почитать?

в документации на микросхему, или в предупреждениях об ошибках компилятора.

Альтера, к примеру, не позволяет использовать LVDS интерфейсы рядом с обычными контактами, но там это дело можно обойти. Не каждый банк в Альтере имеет внутренние резисторы и ещё много чего там может быть.

Поэтому только методом проб и компиляций, с поиском по документации.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this