探索MCP37X3X - 200 16位200 Msps ADC VTLA评估套件

一、引言

在电子设计领域，模拟到数字的转换是一个关键环节。Microchip的MCP37X3X - 200 16位200 Msps ADC VTLA评估套件为工程师们提供了一个强大的工具，用于评估和展示MCP37X2X - 200和MCP37X3X - 200系列高速ADC设备的性能。本文将深入介绍这个评估套件，包括其组成、功能、安装和操作要点。

文件下载：ADM00506.pdf

二、套件组成及功能概述

1. MCP37X3X - 200 16位200 Msps ADC VTLA评估板（ADM00505）

这块评估板主要用于展示MCP37X2X - 200和MCP37X3X - 200设备家族的性能。它支持多种Microchip高速ADC设备家族，如MCP37X2X - 200/MCP37X3X - 200，具有内置高阶数字抽取滤波器、每通道增益和偏移调整以及分数延迟恢复等特性；还有MCP37D2X - 200/MCP37D3X - 200设备家族，除了基准设备家族的特性外，还具备数字下变频和连续波波束形成能力。评估板上搭载了MCP37D31 - 200设备，可用于评估各种条件和特性。

2. MCP37XXX高速流水线ADC数据采集卡（ADM00506）

这是一个基于FPGA的内存缓冲区，用于接收来自模数转换器（ADC）评估板的数字数据。它通过USB电缆连接到PC，具备两个主要功能：一是能直接从PC GUI向设备发送用户命令；二是能从评估板收集数据并发送到PC GUI。

3. 流水线ADC实用软件

这是一个图形用户界面（GUI）软件，用于与设备通信并配置其操作参数。软件通过USB电缆和数据采集卡与设备进行通信，允许用户对内部ADC寄存器进行编程。当用户与软件交互（如更新寄存器）时，命令会通过数据采集卡传递给MCP37X3X - 200设备。设备执行命令后，软件会从数据采集卡接收请求的数据，然后进行分析（如FFT分析）并显示结果。该软件可从Microchip的网站下载，使用说明可参考安装文件中的支持文档和应用程序的帮助菜单。

三、评估套件的特性

1. 可编程全量程模拟输入范围

用户可以根据实际需求对模拟输入范围进行编程设置，增加了使用的灵活性。

2. 动态性能监测

能够实时监测设备的动态性能，帮助工程师及时了解设备在不同条件下的工作状态。

3. 性能指标评估

可以评估诸如信噪比（SNR）、无杂散动态范围（SFDR）、积分非线性（INL）、微分非线性（DNL）等性能指标，为工程师提供全面的性能评估数据。

4. 用户可编程寄存器

允许用户根据自己的需求对设备的寄存器进行编程，从而实现特定的功能和性能优化。

5. 功耗评估

方便工程师评估设备的功耗情况，对于功耗敏感的应用场景具有重要意义。

6. 数字后处理选项

提供了抽取滤波器、数字下变频、连续波波束形成等数字后处理选项，可满足不同应用的需求。

7. 采样率

评估套件的采样率最高可达200 Msps，由于设备最多支持8个输入通道，每个通道的有效采样率是启用通道数量的函数。具体采样率与通道数量的关系如下表所示：	所选通道数	每通道采样率（Msps）
1	200
2	100
3	66.67
4	50
5	40
6	33.33
7	28.57
8	25

四、安装与操作

1. 配置要求

要启动并运行评估套件，需要以下组件：

• 流水线ADC实用软件
• MCP37X3X - 200 16位200 Msps ADC VTLA评估板（ADM00505）
• MCP37XXX高速流水线ADC数据采集卡（ADM00506）
• 两个5V可壁挂式开关电源
• 一根USB - A到USB Mini - B电缆

2. 评估套件设置

• 按照图示连接评估板和数据采集卡。
• 使用提供的5V电源为两块板供电。
• 使用提供的USB电缆将数据采集卡连接到计算机。
• 同时按下两块板上的复位按钮。
• 运行流水线ADC实用软件。

3. 电源输入连接

评估套件配备了两个Mean Well可壁挂式开关电源（GS06U - 1P1J），每个板一个。这些电源能够提供5V、最大1A的输出，可连接到90V AC至264V AC、频率为47 Hz至63 Hz的交流壁式插座。电源的另一端是一个2.1 mm桶形插头，可连接到评估板和数据采集卡。如果用户选择连接不同的外部电源，需要至少750 mA的输出。此外，评估板上的电源域可以根据需要合并，具体操作可通过在FB10和FB11上安装铁氧体磁珠来实现，同时使用相应的开关禁用数字稳压器。也可以通过禁用所需的稳压器（使用丝印上的拨码开关SW2 - 稳压器启用），然后将直流电压直接驱动到J16接头的相应引脚来为评估板的电源域直接提供外部电压。

4. 输入/输出优化

时钟连接优化

评估板本身没有为设备提供时钟源，用户需要自己提供。有两种选择：

• 可以将干净且低抖动的时钟信号连接到外部时钟SMA输入。为了确保提供干净的时钟信号，用户可以插入一个带通滤波器来减少信号源的相位噪声。例如，对于200 MHz的时钟信号，可以使用TTE® Inc. KC4T - 200M - 10P - 50 - 3A滤波器。
• 也可以在板上未填充的迹线上放置一个晶体振荡器。对于单端时钟和差分时钟，分别有不同的操作示例，具体可参考文档中的说明。

模拟输入连接优化

为了评估MCP37X3X - 200设备的最佳性能，应使用尽可能少噪声的干净模拟输入信号。可以使用信号发生器（如Rohde & Schwarz SMA或Agilent Technologies HP8644B）提供信号，并结合带通滤波器使用。例如，对于70 MHz输入，可以使用TTE Inc. KC4T - 70M - 15P - 50 - 69A滤波器；对于20 MHz输入，可以使用TTE inc. KC4T - 20M - 15P - 50 - 69A滤波器。

输出数据配置

MCP37X3X - 200设备能够提供LVDS和CMOS输出，但该评估套件仅设计用于LVDS输出。用户可以使用GUI修改其他输出数据属性，但不能更改LVDS/CMOS输出模式。

五、总结

MCP37X3X - 200 16位200 Msps ADC VTLA评估套件为电子工程师提供了一个全面的平台，用于评估和开发基于Microchip高速ADC设备的应用。通过了解套件的组成、特性以及安装和操作要点，工程师们可以更好地利用这个套件进行产品设计和性能优化。在实际应用中，你是否遇到过类似评估套件使用过程中的挑战？你是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。