基于CPLD的模數(shù)轉(zhuǎn)換組合研究

　 當(dāng)X5為高電平時(shí)，地址形成邏輯形成的地址信號(hào)使模擬多路開關(guān)選通標(biāo)準(zhǔn)電壓電路提供的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓。標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路形成數(shù)字量，基準(zhǔn)自動(dòng)微調(diào) 邏輯根據(jù)此數(shù)字量調(diào)整單極性數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入數(shù)字量，零點(diǎn)自動(dòng)微調(diào)邏輯根據(jù)此數(shù)字量調(diào)整雙極性數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入數(shù)字量。單極性數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出模擬 量為模數(shù)轉(zhuǎn)換組合的基準(zhǔn)電壓，雙極性數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出模擬量為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的負(fù)模擬輸入端電壓。這樣就實(shí)現(xiàn)了通道1（或通道2）模數(shù)轉(zhuǎn)換精度的自動(dòng)微 調(diào)?！　?p>　自檢檢測(cè)邏輯從寄存器取出對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量，并與預(yù)存儲(chǔ)值比較，根據(jù)比較的結(jié)果確定通道1（或2）是否正常 工作，并形成相應(yīng)的指示信號(hào)送入驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)通道1自我檢測(cè)邏輯輸出的指示信號(hào)和通道2自我檢測(cè)邏輯輸出的指示信號(hào)形成“通道1正常”信號(hào)、 “通道2正常”信號(hào)和“轉(zhuǎn)換組合正常”信號(hào)，并送給后端計(jì)算系統(tǒng)。

　X5（自動(dòng)微調(diào)脈沖）和X6（計(jì)數(shù)脈沖）分別通過(guò)二選一開關(guān)進(jìn)入緩 沖及延遲電路，形成一組脈沖信號(hào)送入時(shí)序邏輯。時(shí)序邏輯根據(jù)此組脈沖信號(hào)形成系統(tǒng)正常工作所需的多種脈沖信號(hào)。數(shù)據(jù)處理邏輯、寄存器、地址形成邏輯、基準(zhǔn) 自動(dòng)微調(diào)邏輯、零點(diǎn)自動(dòng)微調(diào)邏輯、自我檢測(cè)邏輯、時(shí)序邏輯都在Xilinx公司的大規(guī)模可編程邏輯器件XC95108內(nèi)實(shí)現(xiàn)（圖7中每個(gè)虛線框代表一片 XC95108）。通道1和通道2分別使用一片XC95108?！　?p>　調(diào)試脈沖形成電路輸出X5A和X6A信號(hào)。在國(guó)產(chǎn)化模數(shù)轉(zhuǎn)換組合脫離戰(zhàn)車系統(tǒng)進(jìn)行維修時(shí)，通過(guò)二選一開關(guān)選通X5A信號(hào)和X6A信號(hào)以替代前端輸入的X5和X6，從而方便了該組合的維修。

3.2模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)　　

　　模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是整個(gè)國(guó)產(chǎn)化A/D轉(zhuǎn)換組合的核心電路，需要精心設(shè)計(jì)。

　　首先是A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇，根據(jù)引進(jìn)A/D轉(zhuǎn)換組合的工作原理，A/D轉(zhuǎn)換芯片需要滿足如下4點(diǎn)要求：　　

　?。?）雙極性輸入；　　

　　（2）分辨率≥9位；　　

　?。?）最大采樣速率≥1.5MSPS；　　

　?。?）無(wú)流水延時(shí)，且模數(shù)轉(zhuǎn)換在大約200ns內(nèi)完成?！　?p>　　根據(jù)上述要求，同時(shí)考慮價(jià)格及功耗等因素，選擇逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換芯片LTC1412。LTC1412引腳說(shuō)明見(jiàn)有關(guān)技術(shù)資料。其典型用法如圖8所示。

　電路設(shè)計(jì)中，LTC1412采用雙端輸入方式，即， 端輸入模擬多路開關(guān)送來(lái)的模擬信號(hào)， 端輸入雙極性數(shù)模轉(zhuǎn)換電路送來(lái)的微調(diào)信號(hào)。 接數(shù)字地，從而使LTC1412始終處于選通狀態(tài)。LTC1412的基準(zhǔn)電壓可由外部調(diào)節(jié)，變化范圍在1.25V和3V之間，此處使用外部基準(zhǔn)，基準(zhǔn)電壓由單極性數(shù)模轉(zhuǎn)換電路提供。 端由緩沖及延遲電路送來(lái)的采樣時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)?！　?p> 原A/D轉(zhuǎn)換組合對(duì)X2（或X4）的采樣時(shí)刻相對(duì)于X6上升沿滯后約10ns，新設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換組合也與此保持一致。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路在輸入時(shí)鐘信號(hào)的下降沿采樣，而此輸入時(shí)鐘信號(hào)的下降沿相對(duì)于X6上升沿正好滯后約10ns?！　?p>　 LTC1412的所有正電源端均連接到+5V模擬電源，所有地端均連接到模擬地平面。雖然LTC1412的分辨率為12位，但產(chǎn)品說(shuō)明給出的評(píng)估板只是 兩層板，因此在設(shè)計(jì)PCB版圖時(shí)也只使用兩層板。在PCB版圖上全部使用表貼電容進(jìn)行濾波和去藕，可以在抑制噪聲方面起到重要作用。

　　4結(jié)束語(yǔ)　　

　本文采用CPLD器件設(shè)計(jì)了新的A/D轉(zhuǎn)換組合，替代了原組合，同時(shí)提高了可靠性，改善了轉(zhuǎn)換位數(shù)、功耗等技術(shù)指標(biāo)，已經(jīng)定型并投入生產(chǎn)。