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AD9238 引言 在电子测量系统中，常常需要对高速信号进行采集与处理，且在很多领域对数据采集与处理系统的精度要求还非常高。因此，设计一个好的高速高精度采集系统尤为重要。对于高速数据采集系统，人们通常选择用FPGA、DSP等高速器件来实现的方法和MCU比起来，其成本较高。其实，在有些系统中，并不要求对数据进行实时采集，这时，用价格低廉的MCU即可实现。本文给出了一个由MCU控制、利用FIFO作为缓冲器的高速AD采样电路，巧妙的实现了高速AD采样与较慢速的MCU数据处理间的链接。 1 系统基本原理 对于高速数据的采集，若将AD采样数据同步读出，对于MCU来说，其速度远远不够。因此，本系统利用高速FIFO作为缓冲器，由FIFO先将高速AD采样数据存储起来，再由MCU将数据从FIFO中低速读出。然后经过前端调理电路将输入的单端模拟信号转换成适合AD输入范围的差分信号。 本系统的MCU采用EZ-USB芯片AN2131Q来实现。AN2131Q是Cypress公司的EZ-USB系列USB总线控制器，有8K字节的程序RAM，外部存储容量可达64KB，有24个通用I／O口。AN2123Q芯片可把USB总线接口所需的信息打包，然后将USB总线收发器与USB总线的引脚D+和D-相连，再用串行接口引擎来对串行数据进行解码和译码、错误校验、位填充并完成USB总线所需的其它信号，最终实现总线接口的数据传输。AN213lQ内嵌的增强型8051内核可使用标准的8051指令进行设置，速度较标准型8051更快。 AN2131Q可通过USB口并采用块传输方式将从FIFO中读出的数据传给PC机。本系统主要由AD采样模块、数据缓冲模块和MCU控制模块组成。系统的基本原理框图如图1所示。 2 主要硬件器件 2.1 AD9238的主要特性和功能 AD9238是ADI公司推出的12位双通道数模转换器 转换器 　　转换器从原理上可分为协议转换器、接口转换器两大类。从应用上又可以分光纤转换器、光电转换器、视频转换器等等。例如视频转换器就是一种连接电脑和电视的设备，它可以把电脑上的内容转换并显示在电视机上，让人们可以在电视上学电脑，上网，玩游戏，做商业演示，看股票等等。 [全文] 芯片。该芯片采用3.3 v供电，速度可选20MS／s、40 MS／s和65 MS／s。它可以提供与单通道A／D转换器同样优异的动态性能，但是比使用2个单通道A／D转换器具有更好的抗串扰性能。AD9238的2个ADC通道除了共用内部的电压参考源VREF外，其它基本都是独立的。AD9238采用流水线工作方式，在每个时钟信号的上升沿进行采样，经过7个时钟周期后，数据出现在数据线上。AD9238的输出数据为TTL／CMOS兼容电平。 AD9238的主要引脚功能如下： VIN+、VIN-：模拟差分信号输入端。 REFT、REFB：外部基准电压的输入端。 Q0～Q11：12个数据输出位。 OEA、OEB：分别为两通道数据输出使能位。该引脚为低电平时，使能数据总线；该引脚为高电平时，输出为高阻。 PDWNA、PDWNB：分别为两通道的通道关闭功能使能位。该管脚为低电平时，使能通道；该管脚为高电平时，关闭通道。 DFS：输出数据格式选择位。该脚为低电平时，数据输出格式为偏移二进制；该管脚为高电平时，数据输出格式为二进制补码。 OTR_A、OTR_B：分别为两通道的溢出标志位。有溢出时，该管脚输出高电平。 MUX_SELECT：数据复用模式选择位。该管脚为高电平时，两通道数据分别从各自通道输出；该管脚为低电平时，A通道数据从通道B输出，B通道数据从通道A输出；该管脚接时钟时，两通道数据将复用输出数据端口，此时采样速率比前两种提高一倍。 SENSE：基准模式选择位。该管脚接地时，VREF设置成1 V。该管脚直接与VREF管脚连接时，VREF被设置成0.5 V。在该管脚、VREF管脚和模拟地三者之间串接2个电阻 电阻 　　电阻，物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体，简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体，简称绝缘体。 [全文] R1和R2时，VREF=0.15(1+R1／R2)。上述两种情况都属于内部电压参考。该管脚接到AVDD时，采用外部电压参考。 信号输入分为单端输入和差分输入两种情况。单端输入时，VIN-引脚直接与VREF引脚相连，输入信号与VIN+引脚相连，此时模拟输入电压的范围为；差分输入时，差分信号的两端分别与VIN+和VIN-引脚相连，此时模拟输入电压的范围为2VREF～VPP。 2.2 前端调理电路 为了减少A／D转换结果的二次谐波，提高信噪比(SNR)，几乎所有的高速A／D芯片都要求模拟信号为差分输入，因此需要用前端调理电路来将单端信号转换成差分信号。本系统调理电路采用的是AD