500兆/秒高速A/D系統的實(shí)現

摘要：介紹采樣率為500兆/秒、采樣精度為8bit的高速A/D系統的設計結構以及高速電路設計中的問(wèn)題,最后還討論了如何在Windows95下設計具有實(shí)時(shí)性要求的程序。

關(guān)鍵詞：高速A/D變換 高速電路設計 Windows95 實(shí)時(shí)程序設計

在現代雷達系統、激光測距以及高能物理試驗中往往產(chǎn)生寬帶信號或者上升沿比較陡的信號（一般10ns左右）。若對此類(lèi)信號進(jìn)行數字化處理,要求A/D部分的采樣率至少應該在200M/s以上。本文介紹的系統正是針對這樣的要求而開(kāi)發(fā)出來(lái)的。

1 系統結構

系統分為A/D轉換和數據傳輸控制兩大部分（圖1）。數據傳輸控制部分作成PC機的插卡在計算機的PCI擴展插槽內,它的主要功能是將A/D采樣得到的數據傳遞給計算機,同時(shí)產(chǎn)生相關(guān)的控制信號去控制整個(gè)系統;A/D轉換部分由于受到電源和體積的影響單獨作成一個(gè)模塊置于計算機外部,其中關(guān)鍵的核心器件ADC采用的是MAXIM公司推出的MAX101A,它的最高采樣率可達500兆/秒,采樣精度為8bit。兩部分之間的數據傳遞通過(guò)扁平電纜來(lái)完成。

2 A/D轉換

2.1信號調理

對于高速A/D采樣電路來(lái)講,前端調理電路顯得尤為重要,不僅要有足夠的帶寬,而且還要將單端的輸入信號變成差分信號提供給ADC,以減少偶次諧波的產(chǎn)生,同時(shí)本身的噪聲也要很小,這樣才不會(huì )對ADC的精度產(chǎn)生影響?？紤]到上述因素,在前端部分采用了AD公司的AD8138作為緩沖放大器,它的性能指標為：-3dB帶寬320MHz,輸入噪聲5nV/（根號Hz）。AD8138為表面封裝器件,本身的體積非常小巧,使得ADC與信號輸入點(diǎn)的距離可以很近,大大減少了外界噪聲的影響。經(jīng)測試,器件的模擬帶寬為230MHz(圖2)。