Analogově digitální převodník - ADCdual01A

Rychlý dvou-kanálový analogově digitální převodník. Vstupní konektor je diferenciální SATA jeden pro oba analogové kanály. Výstupním konektorem je sério-paralelní LVDS výstup na diferenční SATA konektor.

Modul předpokládá připojení k centrálním hodinám stejným pro všechny digitalizační obvody. Tyto hodiny budou odvozeny přes clkhub a z lokálního disciplinovaného oscilátoru. Tento signál musí být do modulu přiveden SATA kabelem na SATA konektor ENC.

Datový výstup ADC předpokládá připojeni k FPGA, ve kterém bude prováděno základní zpracování signálu. Vzhledem k tomu, že ADC má nastavitelnou bitovou šířku výstupní sběrnice, tak výstupními konektory jsou opět SATA konektory symetricky rozdělené tak, že na každém z nich je vždy jeden bit z každého kanálu ADC.

Pro připojení může být použit miniSAS-SATA kabel. Jehož konektory na straně SATA se rozdělí podle požadované rychlosti vzorkování a počtu ADC mezi jednotlivé moduly ADC (zvětšení bitové šířky sběrnice sníží potřebnou bitovou rychlost přenosu.)

Na desce s FPGA je tedy potřeba miniSAS konektor, nebo několik SATA konektorů do kterých agregováno několik SATA kabelů.

Plánované využití je například pro systém stanic ARAS, kde je potřebné vyřešit problém digitalizace signálu z anténního pole.

Důležitými parametry které byly v konstrukci uvažovány jsou.

• Dynamický rozsah > 80 dB
• Fázová stabilita mezi jednotlivými kanály
• šum
• Vzorkovací jitter < 100m

Aktuálně je tento problém řešen na profesionální úrovní proprietárními digitalizačními jednotkami ¹⁾, nebo v amatérských podmínkách soustavou vícekanálových zvukových karet ²⁾³⁾.

Na výběru ADC závisí konkrétní formát signálů, který bude veden do FPGA. Formátů, které poskytují dostupné ADC je několik:

• DDR LVDS
• JEDEC 204B
• JESD204A
• Paralel LVDS
• Serdes
• serial LVDS

Zatím nejperspektivnější je použití serial LVDS, které potřebuje nejméně differenčních signálových párů, což zjednodušuje konstrukci. ⁴⁾

Pokud omezíme výběr ADC požadavkem na sériový LVDS výstup pro každý kanál ADC zvlášť, tak zbude pouze několik vhodných obvodů. Neboť Texas Instruments vubec takto rychlé prevodniky v 16 bit nevyrábí, a ani jejich pomalejsi nemaji LVDS vystup. Analog Devices naopak neposkytuje ADC se seriovým výstupem dat s bitovou šířkou rozhraní menší než 4bit/kanál. Na výběr je tak pouze od firmy Linear technology. A to z těchto modelů; bud LTC2271 A nebo některý ze série LTC2190-2195.

Jak je vidět, tak celá tato série ADC od Linear technology je víceméně stejná (dokonce jsou převodníky i navzájem záměnné na stejně navrženém PCB), liší se pouze vzorkovací frekvencí a poměrem S/N. Nejpomalejší z nich je však pro 20 MHz. Nejpomalejší vzorkování na kterém ho lze provozovat je 5 MSPS. Všechny převodníky této kategorie jsou taky určitým způsobem konfigurovatelné. A všechny ADC této kategorie (i jiné než od Linear Technology )mají pro konfiguraci rozhraní SPI.

• ADCoctoSPI
• pokročilá radioastronomická stanice

• AD8-3000 High Speed Data Acquisition
• COMBOI-ADC
• PX1500-2

Problematickými parametry těchto karet jsou zejména velmi vysoká cena, zbytečně vysoká vzorkovací frekvence a malý dynamický rozsah. A nebo velký dynamický rozsah ale naopak extrémně nízká vzorkovací frekvence.