AD9522-x评估板用户指南：全面解析与使用攻略

在电子设计领域，时钟合成器的性能对于众多应用至关重要。AD9522-x作为一款低噪声PLL时钟合成器，其评估板为工程师们提供了一个便捷的平台来评估其各项特性。本文将依据AD9522-x评估板用户指南，为大家详细介绍该评估板的特点、应用、硬件连接、软件使用等方面的内容。

文件下载：AD9522-0/PCBZ.pdf

一、AD9522-x评估板概述

1. 特点

• 电源连接简单：采用6V墙式适配器和板载LDO稳压器，LDO还可轻松旁路以进行功率测量。
• 丰富的信号接口：具备5个交流耦合差分LVDS SMA连接器、7个LVDS差分接头用于额外输出，以及2个参考输入的SMA连接器。
• 其他特性：拥有电荷泵输出、时钟分配输入、USB连接到PC、基于Windows的评估软件（具有简单图形用户界面）、板载PLL环路滤波器，通过I/O接头可轻松访问数字I/O和诊断信号，还有用于诊断信号的状态LED。

2. 应用

• 数据转换：为高达2.9 GHz的模数和数模转换器提供时钟。
• 网络通信：适用于网络和通信线卡。
• 测试测量：可用于测试和测量设备。
• 无线通信：在无线基站和控制器中发挥作用。
• 时钟处理：实现时钟清理/抖动衰减和时钟分配。

二、评估板硬件连接

1. 电源与PC连接

在首次将评估板连接到PC时，需先安装评估软件（安装需要管理员权限，且不支持64位Windows系统）。连接墙式电源到主电源连接器P2，此时CR1（USBSTAT）、CR7（VS）、CR8（VS - CP）、CR9（VS_USB）和CR10（VS_DRV）五个LED应亮起。接着将USB电缆连接到评估板和计算机，AD9522评估板上标有CR2（VBUS）的红色LED应亮起，CR1（USBSTAT）LED开始闪烁。若连接时出现“发现新硬件向导”窗口，选择“自动安装软件”并点击“下一步”，该窗口可能出现两次，有时还需重启系统。若USBSTAT LED不闪烁，需检查跳线位置、USB端口和电缆是否正常。

2. 信号连接

将信号发生器连接到J10 SMA连接器，评估板上的参考输入默认是交流耦合并接地50Ω，信号幅度设置在0 dBm到6 dBm即可。若要连接信号到REF2，可连接到J13 SMA连接器，在需要自动无缝参考切换的应用中建议使用直流耦合。可将示波器、频谱分析仪或其他实验室设备连接到板右侧的J0到J9 SMA连接器，OUT0到OUT8是交流耦合LVDS输出，OUT9到OUT11是直流耦合且无输出端接，用户可在CMOS模式下评估AD9522输出驱动器，若要在LVDS模式下使用OUT9到OUT11，需将0Ω电阻替换为0.1μF电容。

3. 旁路墙式电源

若要旁路墙式电源，需移除板背面的F7、F4、F2和F6铁氧体磁珠，然后将台式电源连接到评估板上的TB1，这有助于进行AD9522功耗测量。

4. 旁路PLL（仅时钟分配）

要旁路PLL，将信号发生器连接到标有CLK的SMA连接器，此连接默认交流耦合到CLK引脚并接地50Ω。

5. 使用外部VCXO

使用外部VCXO时，需在R9处安装0Ω电阻并移除R8，将环路滤波器和外部VCO/VCXO输入连接到J12，将外部VCO/VCXO输出连接到J11 SMA连接器（CLK输入）。

6. 使用I2C串口模式

使用I2C串口模式时，需将跳线S2移到中心和左侧（I2C）引脚，将跳线W1移到中心和左侧（I2C）引脚，使用跳线S5和S6选择所需的I2C地址（注意S5 = S6 =高电平保留用于SPI模式）。在评估软件上，从I/O菜单中选择“配置串口”，点击“重置串口”，然后点击“检测当前配置”，会弹出对话框确认I2C模式和地址。

三、评估板软件使用

1. 软件安装

在软件安装完成前不要连接评估板。插入AD9522评估软件CD - ROM，也可从www.analog.com下载。若使用CD，双击“我的电脑”，再双击AD9522EV CD图标，打开显示CD内容的窗口，分为数据手册、布局、原理图和软件四个部分，双击“软件”文件夹，可在www.analog.com上检查评估软件的更新。双击AD9522Eval_Setup1.1.0.exe，按安装说明操作，评估软件默认安装位置为C:Program FilesAnalog Devices AD9522 Eval Software。

2. 运行软件

给评估板上电并连接到PC，双击AD9522 Eval Software运行评估软件。若软件找到评估板，弹出窗口会出现浅蓝色文本；若未找到，出现红色文本。若找到评估板，点击带有“评估软件就绪”消息的弹出窗口任意位置，软件主窗口出现；若未找到，会弹出对话框让你选择连接的AD9522 - x评估板，软件以独立模式运行，此模式便于查看和生成寄存器设置文件。若在评估软件运行时连接评估板，会弹出窗口提示用评估软件设置加载评估板或读取评估板设置到软件中。若连接评估板时未自动检测到，可从I/O菜单中选择“选择评估板”，选择EZSSP - 0、EZSSP - 1或EZSSP - 2。

四、AD9522 PLL快速入门

以AD9522 - 4为例，假设输入信号存在，评估板未修改，PLL环路滤波器适合用户应用。操作步骤如下：

1. 在主窗口顶部的PLL MODE框中选择Normal Op开启PLL。
2. 在主窗口左上角的REF 1 (MHz)框中输入预期的参考输入频率。
3. 点击输入参考频率右侧的三角形缓冲符号，加载参考输入控制窗口，选中Enable REF 1复选框并点击OK开启REF1参考输入缓冲。
4. 窗口关闭后，主窗口中Register W/R控制部分的WRITE按钮会闪烁红色，点击该按钮将设置加载到评估板。
5. 点击VCO (MHz)框右侧的多路复用符号，选择VCO作为时钟分配电路的输入，此时VCO (MHz)框的边框从灰色变为黑色，框中显示当前VCO频率。
6. 点击主窗口顶部的R DIVIDER框设置参考分频器，点击N DIVIDER框设置反馈分频器，点击主窗口右上角的CHARGE PUMP框设置电荷泵电流。
7. 点击主窗口中心绿色的VCO框设置VCO分频器。
8. 点击主窗口右侧的编号三角形符号，在输出驱动器窗口中点击Power Down (Off)关闭未使用的驱动器。
9. 点击DIVIDER 0到DIVIDER 3设置通道分频器。
10. 点击REGISTER W/R控制部分闪烁的红色WRITE按钮，将所需设置加载到AD9522评估板。
11. 点击闪烁的黄色Cal VCO按钮加载VCO校准窗口，默认VCO分频比（16）适用于所有应用，点击Calibrate VCO窗口中的Cal VCO按钮开始校准，此时PLL应锁定，板左侧的LD（锁定检测）LED应亮起。

五、评估软件组件

1. 主窗口

AD9522评估软件由对应AD9522主要功能块的子部分组成，从主窗口点击相应功能块可访问其窗口。子窗口关闭后，主窗口的WRITE框可能闪烁红色，点击可将设置加载到评估板。

2. 各功能窗口

• PLL参考输入窗口：用于启用PLL参考输入，默认情况下参考输入处于断电状态。可选择启用REF 1、REF 2或两者，若使用差分输入，可选中Use Differential Ref Mode复选框。还可设置Disable Switchover De - Glitch、Enable XTAL Oscillator和Enable PLL CMOS Ref Input DC Offset等选项。
• PLL配置窗口（Config PLL）：有SyncB计数器复位模式、PLL状态寄存器和设置三个部分，可用于设置R、A和B计数器的复位方式，查看PLL状态寄存器的值，以及控制PLL的各种设置。
• REFMON、STATUS和LD按钮：用于选择在连接器P1的REFMON、STATUS和LD引脚出现的信号，这些引脚有许多有用的诊断信号，动态信号主要用于诊断，但在关键应用中正常运行时开启可能会影响PLL性能。
• 寄存器W/R框：有WRITE、READ和UPDATE三个按钮，以及All、Auto（WRITE）和Auto（UPDATE）三个复选框。WRITE按钮将评估软件中的值传输到评估板，READ按钮将评估板中的值传输到评估软件，UPDATE按钮发出I/O更新命令。All复选框选中时点击WRITE按钮会传输所有寄存器，Auto（WRITE）复选框选中时评估软件会自动将寄存器更改写入评估板，Auto（UPDATE）复选框选中时每次向AD9522写入寄存器时会发出I/O更新命令。
• SYNC、PD（电源关闭）和RESET按钮：用于控制AD9522上的这些引脚，每个按钮有Strobe、Latch和Release三个选项。
• EEPROM控制窗口：点击主窗口左下角附近的EEPROM按钮可访问，点击Program EEPROM按钮可将AD9522的当前寄存器设置存储到EEPROM，检查窗口右侧的EEPROM状态寄存器部分可验证操作是否成功。要加载EEPROM中存储的值，需将EEPROM引脚拉高并复位AD9522。
• 参考（R）分频器窗口：点击R DIVIDER框可访问，用于设置参考分频器。若框为灰色，PLL处于关闭状态，可点击主窗口顶部的PLL MODE框选择Norm Op开启PLL。窗口中有一个复选框用于将R分频器保持在复位状态，此功能很少使用。参考输入路径还有一个参考乘以2的X2框，用于控制参考时钟倍频器。
• 反馈（N）分频器窗口：点击N DIVIDER框可访问，用于设置反馈分频器。同样，若框为灰色，需开启PLL。N分频器有多种模式，评估软件有内部检查机制确保不会编程无效设置。窗口中有一个复选框用于将N分频器保持在复位状态，此功能很少使用。
• R和N延迟窗口：点击主窗口上的N DELAY框可访问，R DELAY框与之相同，这些延迟设置常用于零延迟模式，可改变PLL的静态相位偏移。
• 相位频率检测器（PFD）窗口：点击主窗口上的PFD框可访问，常用设置有反冲脉冲宽度和锁定检测计数器。对于相位检测器频率大于50 MHz的情况，1.3 ns的反冲脉冲宽度设置可能使PLL工作更好；在环路带宽较低且锁定检测计数器在捕获期间抖动的应用中，将锁定检测计数器设置为大于5个PFD周期可能有用。
• 电荷泵窗口：点击主窗口上的CHARGE PUMP框可访问，常用于改变电荷泵电流。窗口中有一个复选框用于将电荷泵电压设置为(V_{CP} / 2)，这对于调试PLL和将AD9522的输出驱动器部分与PLL部分隔离很有用。
• 零延迟窗口：点击主窗口上的ZERO DELAY框可访问，选择内部零延迟模式时，窗口会缩小，因为该模式下只能选择分频器0。
• VCO校准窗口：点击主窗口上的Cal VCO按钮可访问，完成VCO校准需要有有效的参考输入信号，且VCO频率变化超过40 MHz时必须重新校准。VCO分频比为16适用于所有应用，但对于相位检测器频率(<12 MHz)的应用，使用较小的VCO校准分频比可减少校准时间。
• 通道分频器窗口：点击相应的通道分频器可访问，通常只需更改分频比，评估软件和AD9522占空比校正功能可确保输出占空比接近50%。还可通过更改相位偏移位设置来改变相位偏移，但新相位生效需要通过主窗口左下角的SYNC按钮切换SYNC信号。
• 输出驱动器窗口：点击主窗口右侧的编号三角形输出驱动器符号可访问，关闭评估板上未使用的输出很重要，因为它们可能是不必要杂散信号的主要来源。OUT0到OUT8是交流耦合，适合LVDS驱动器；OUT9到OUT11无终端电阻，适合CMOS操作，若要在LVDS模式下使用，需将0Ω电阻替换为0.1μF电容。
• 调试窗口：从主窗口的View菜单中点击Debug可访问，窗口的串行I/O部分可方便地直接读写寄存器。

六、评估软件菜单项目

1. 文件菜单

• Load Setup：加载之前保存的AD9522设置文件（.stp），设置文件是包含AD9522寄存器设置文件和评估板设置的文本文件，但仍需进行VCO校准。
• Save Setup：保存AD9522设置文件（.stp）。
• Generate Binary File：生成可用于EEPROM编程器的二进制设置文件。
• Exit：退出评估软件，不检查现有设置是否保存。

2. I/O菜单

• Select Evaluation Board：允许选择软件控制的评估板，点击Refresh List可检测最近连接的评估板。
• Configure Serial Port：控制USB控制器与AD9522串口的交互方式，若使用I2C模式，可选择使用的地址，还可点击Detect Current Configuration发现活动的I2C地址。若通过连接器P1的头电缆对远程板上的AD9522进行编程，评估板上AD9522的I2C地址不能与要编程的远程AD9522的I2C地址匹配。

3. 视图菜单

• Debug Window：可直接读写寄存器，还可强制各种配置引脚高低电平。
• Options：可选择Windows XP视觉样式。

4. 操作模式菜单

可选择AD9522数据手册中的三种操作模式。

5. 帮助菜单

选择Help打开关于AD9522的窗口，包含修订号、区域信息和联系信息等内容。

七、AD9522 PLL环路滤波器

AD9522 PLL需要一个外部环路滤波器，其组件需根据不同应用进行调整。评估板上采用的三阶无源配置通常能为许多应用提供最佳性能。默认环路滤波器针对参考时钟清理进行了优化，具有平坦的传输函数（峰值(<0.1 dB)）和0.5 kHz到10 kHz的环路带宽，大多数应用中相位检测器运行在1 MHz或更低频率。对于参考时钟抖动相对较低的时钟生成应用，高环路带宽（BW）环路滤波器是更好的选择，典型相位检测器频率为10 MHz到100 MHz，环路带宽为50 kHz到500 kHz。用户不应将这些建议替代使用ADIsimCLK来确定给定应用的最佳环路滤波器，ADIsimCLK是一个免费程序，可帮助设计和探索AD9522的功能和特性，包括PLL环路滤波器的设计。

八、使用评估板对用户板上的AD9522进行编程

若要使用AD9522评估板通过I2C接口对客户板上的AD9522进行编程，需按以下步骤操作：

1. 将跳线S2移到中心和左侧（I2C）引脚。
2. 将跳线W1移到中心和左侧（I2C）引脚。
3. 使用跳线S5和S6为AD9522评估板选择所需的I2C地址，注意该地址不应与目标AD9522的I2C地址冲突。
4. 将跳线电缆从评估板的Header P1的sdio_sda引脚连接到目标板的SDA引脚。
5. 对评估板的sclk_scl引脚和gnd引脚重复步骤4，分别连接到目标板的SCL引脚和接地引脚。在评估软件上，从I/O菜单中选择“配置串口”，点击“重置串口”，然后点击“检测当前配置”，弹出对话框确认I2C模式和地址。若目标I2C地址与自动选择的不同，从列表中选择目标AD9522的I2C地址并点击OK。
6. 从主窗口的View菜单中点击Debug Window，点击I2C Debug按钮，输入评估板上跳线S5和S6设置的I2C地址并点击Ping，应看到绿色的ACK消息，对目标AD9522的I2C地址重复此步骤，若两个地址都返回ACK，则远程AD9522可进行编程。若ping测试失败，需检查板间布线、目标AD9522的I2C地址，确保评估板上AD9522的I2C地址与目标AD9522不同，还需断开跳线电缆并确保评估板上的I2C模式正常工作。
7. 用所需设置对目标AD9522进行编程，完成后点击主窗口上的EEPROM按钮访问EEPROM窗口，点击Program EEPROM将设置写入EEPROM。

九、AD9522二进制文件生成与校验和

1. 二进制文件生成

从文件菜单中点击Generate Binary File，提示用户