Texas Instruments ADS9813EVM和ADS9817EVM评估模块配置用于评估ADS9813和ADS9817的运行和性能。ADS9813和ADS9817是8通道、18位、2MSPS/通道SAR ADC，集成了模拟前端和ADC基准。

数据手册：*附件：Texas Instruments ADD9813EVM和ADS9817EVM评估模块数据手册.pdf

特性

• 评估模块硬件具有ADS9813和ADS9817所需的所有支持电路，包括外部采样时钟和ADC基准电压选项
• Texas Instruments的通信软件与TSWDC155EVM数据采集卡（需单独购买）一起提供。
• 易于使用的评估软件，适用于Windows 10、64位操作系统；包括用于数据采集和分析的图形工具

布局

框图

使用FMC至FPGA套件的系统

使用GUI和TSWDC155EVM的系统

连接硬件

德州仪器ADS9813/ADS9817评估模块技术解析与应用指南

一、评估模块概述

德州仪器(TI)的ADS9813EVM和ADS9817EVM评估模块为工程师提供了完整的平台，用于评估这两款高性能18位模数转换器(ADC)的性能特性。这两款评估模块针对具有集成模拟前端和ADC基准的8通道SAR ADC设计，通道采样率高达2MSPS。

‌核心特性‌：

• ‌高精度转换‌：18位分辨率保证高精度信号采集
• ‌多通道支持‌：8个模拟输入通道满足多信号同步采集需求
• ‌灵活接口‌：ADS9817EVM配备标准FMC连接器，可与FPGA开发板直接对接
• ‌完整评估套件‌：包含硬件平台、Windows评估软件和数据采集卡接口

二、硬件架构解析

2.1 模拟输入设计

评估模块为每个ADC通道配置了两个SMA输入连接器，支持灵活的信号接入方式：

• 默认配置中，所有通道的滤波电容未安装，滤波电阻采用0欧姆电阻代替
• 0402封装焊盘允许用户根据需要添加一阶低通滤波网络
• 负输入连接器(AINxM)可通过跳线短路到GND，支持单端输入信号配置

‌信号调理建议‌：

• 使用NP0/C0G型电容和低公差电阻保持AC性能
• 对于高频应用，建议添加适当的滤波网络以优化信号完整性

2.2 电压基准系统

ADS9813和ADS9817均采用内部4.096V基准电压，可通过REFIO引脚测量(默认配置为输出)。为提高漂移性能，评估模块提供了额外选项：

• 可配置REFIO引脚为输入并施加外部基准电压
• 板上集成了REF7040基准IC评估选项
• REF7040系列提供业界领先的低噪声(0.23ppmp-p)和低温漂(2ppm/°C)

‌基准选择跳线‌：

• JP6跳线用于连接REF7040到ADS9813/ADS9817
• 通过GUI可将REFIO引脚配置为输入模式

三、数字接口与时钟系统

3.1 数字通信接口

评估模块提供全面的数字接口选项：

• ‌SPI接口‌：用于配置内部器件寄存器(SCLK、SDI、SDO、CSn和SPI_EN)
• ‌数据输出接口‌：采用CMOS接口，最多4个输出数据通道(D0-D3)
• ‌FMC连接器‌：将所有数字信号引出，支持与FPGA开发板直接连接

‌接口布局特点‌：

• 数字通信线路配有可选终端电阻
• 所有信号均提供测试点便于示波器测量
• 信号定义清晰标注在PCB丝印层

3.2 时钟配置方案

评估模块支持灵活的时钟源选择：

• ‌默认时钟源‌：来自TSWDC155EVM通过FMC连接器提供(JP8跳线[2-3]位置)
• ‌外部时钟源‌：通过J14 SMA连接器接入(JP8跳线[1-2]位置)
• ‌时钟负端选择‌：可源自从FMC连接器或GND(通过R17/R18配置)

‌时钟设计要点‌：

• 采用单端采样时钟架构
• 建议使用低抖动时钟源以保证转换性能
• 时钟频率可通过EVM GUI软件灵活选择

四、电源系统设计

4.1 电源架构

评估模块采用高效电源设计方案：

• ‌默认配置‌：TSWDC155EVM提供3.3V电源，经TPS61070升压至5.4V
• ‌电压调节‌：通过多个LDO产生所需电压轨
  • U2(TPS7A2050)：提供5V AVDD
  • U3/U6(TPS7A2018)：提供1.8V DVDD和IOVDD
• ‌外部供电选项‌：JP4跳线可切换至外部5.2V-5.5V电源输入

‌电源管理特性‌：

• 内置LM66100提供反极性保护
• 各电压轨配备充分去耦电容
• 测试点便于电压监测

4.2 供电配置建议

基于不同应用场景的电源配置方案：

1. ‌USB供电模式‌：
   • 适合快速评估和低功耗测试
   • 峰值电流约600mA，需确保USB端口能力充足
2. ‌外部供电模式‌：
   • 推荐用于高精度测量和长期稳定性测试
   • 通过J1端子块提供5.2V-5.5V电源
   • 可避免USB端口电流限制问题

‌使用注意事项‌：

• 避免使用USB集线器，可能导致设备枚举问题
• 对于USB 1.0/2.0端口或多设备场景，强烈建议采用外部供电
• 功率敏感型测量应监控各电压轨的稳定性

五、软件评估系统

5.1 软件安装与配置

评估软件提供完整的ADC性能分析工具链：

1. ‌软件下载‌：
   • ADS9813EVM：ADS98XXEVM-GUI
   • ADS9817EVM：ADS9817EVM-GUI
2. ‌驱动安装‌：
   • 连接TSWDC155EVM到工作站
   • 通过设备管理器更新WestBridge驱动程序
   • 驱动程序路径因EVM型号而异

5.2 主要功能模块

‌配置选项卡‌：

• 初始化USB连接
• 上电并配置FPGA
• 初始化ADS98xx器件寄存器

‌捕获选项卡‌：

• 时间域和频域数据分析
• 支持同步(SYNC)信号生成
• 推荐至少32k样本点以获得优质FFT结果
• 提供汉宁窗等窗函数选择

‌线性度分析工具‌：

• INL/DNL测量功能
• 支持全幅低失真正弦输入信号
• 可通过增加每码命中数提高精度

‌直方图分析工具‌：

• ADC输出码分布统计
• 可配置样本数、Vref和ADC满量程
• 提供标准偏差等统计参数

六、典型应用场景

6.1 工业自动化系统

• 多通道传感器信号同步采集
• 高精度过程控制监测
• 设备状态监控与预测性维护

6.2 医疗电子设备

• 医疗影像系统前端信号处理
• 病人监护设备生命体征采集
• 高精度医疗测量仪器

6.3 测试测量仪器

• 自动化测试设备(ATE)
• 数据采集系统
• 频谱分析仪前端

七、设计参考资源

7.1 原理图与布局

评估模块提供完整的设计文件：

• 详细的原理图(包括电源、模拟和数字部分)
• 多层PCB布局图(顶层、底层和内部地层)
• 元件布局与布线优化建议

7.2 物料清单(BOM)

完整BOM包含：

• 所有主动和被动元件规格
• 关键器件选型建议
• 替代元件兼容性信息

7.3 相关文档

• TSWDC155EVM用户指南
• TPS61070数据手册
• TPS7A20 LDO稳压器文档
• REF7040基准电压源规格书

八、评估技巧与最佳实践

1. ‌信号连接建议‌：
   • 使用高质量SMA电缆和连接器
   • 避免长导线引入额外噪声
   • 确保信号源阻抗匹配
2. ‌性能优化方法‌：
   • 选择适当的输入电压范围
   • 优化采样时钟质量和稳定性
   • 合理配置基准电压源
3. ‌故障排除指南‌：
   • 检查所有跳线设置
   • 验证各电压轨电压值
   • 监控关键信号测试点