德州仪器 AFE5809EVM 评估模块使用指南

作为电子工程师，在评估高度集成的模拟前端设备时，德州仪器的 AFE5809EVM 评估模块是一个非常实用的工具。今天我就结合官方的用户指南，和大家详细分享一下这个评估模块的使用方法和注意事项。

文件下载：AFE5809EVM.pdf

一、概述

AFE5809EVM 评估模块是用来评估 AFE5809 高度集成模拟前端设备的工具。厂家默认配置下，板载 CMOS 时钟用于模数转换器采样时钟，板载振荡器用于连续波（CW）模式操作，无需外部时钟发生器。不过用户需要用信号发生器提供输入信号进行测量。

默认配置

这个评估模块的出厂默认配置有明确的设置：

• P1 是 ±5V 电源连接器。
• JP1、JP2 和 JP3 用于启用 3.3V、1.8V 和 5V 电源。
• JP9 启用板载 CMOS 时钟。
• JP10 为板载 CMOS 时钟振荡器供电。
• JP15 启用板载 Vcntl。
• JP59 连接 1.4V 电源，此时 LED_LDO 应该点亮。
• P17 禁用 PDN_Global。
• P15 选择设备的共模模式。
• P16 选择 I/V 放大器的负 5V 低端电源。
• JP16 启用解调器内部 LDO。

二、测试设置与软件安装

测试设置

评估 AFE5809 设备需要两个 EVM，分别是 AFE5809EVM 和 TSW1400EVM。在默认配置下，不需要外部采样时钟和外部 Vcntl 电源，使用板载 CMOS 时钟和板载 Vcntl 即可。

软件安装与操作

AFE5809EVM GUI（SLOC254）可以从德州仪器官网下载，按照 Read Me First.pdf 文件的说明安装 GUI 和设备驱动。

三、操作步骤

上电操作

给 AFE5809EVM 的 P1 连接器施加 +5V 和 -5V 电源，上电完成后，会有五个绿色 LED 和三个红色 LED 亮起。

启动 GUI

启动 AFE5809 GUI

成功启动 AFE5809 GUI 后，底部状态栏会显示“Ready for new command”，同时 LED41 和 LED42 熄灭，其余 LED 保持点亮。GUI 会自动配置默认设置，我们可以选择 ADC 页面来查看默认条件。

启动 TSW1400 GUI

启动 TSW1400 GUI 时，如果通过 USB 连接 EVM，会弹出窗口提示连接。若连接正常，底部状态栏会显示“Connected”。点击蓝色箭头选择 AFE5809_09_14b 固件，点击“Yes”更新板上的固件，这个过程大约需要 30 秒。此外，需要将左下角的 ADC 采样率设置为 40MHz（这是板载 CMOS 时钟频率），输入 ADC 输入频率为 2M。如果进行信号完整性测试，如 SNR 测试，需要勾选左下角的“Auto Calculation of Coherent Frequency”框。

测试 AFE5809

时域测试（Step 1）

从 TSW1400 GUI 中选择时域页面，取消勾选“Overlay 'Unwrap Waveform”。在 AFE5809 GUI 的 ADC 页面选择 Ramp 测试模式，按下 TSW1400 GUI 上的捕获按钮，此时 TSW1400 GUI 显示区域会显示斜坡波形，要确保 14 位模式下的最大值为 16383。对通道 2 和通道 8 重复该操作，如果每个通道都有预期输出，就可以进行下一步；否则，要联系德州仪器的现场应用工程师（FAE）进行故障排除。完成测试后，在 AFE5809 GUI 中将测试模式从 Ramp 改为 None。

单音 FFT 测试（Step 2）

在 TSW1400 GUI 的显示控制中选择 Frequency 显示 FFT。将 AFE5809EVM 的通道 1 通过带通滤波器连接到信号发生器（如果没有带通滤波器，测试结果可能不佳），将信号发生器的幅度设置为 -25 dBm，频率设置为 TSW GUI 中“ADC Input Target Frequency”字段的值。如果使用板载时钟，将窗口选项更改为 Hanning（因为输入信号和板载 CMOS 时钟是非相干的），按下捕获按钮获取测试结果，对通道 2 到通道 8 重复此操作。

解调器模式测试（Step 3）

AFE5809 有特殊的解调和解码模式，其主要目的是降低 LVDS 数据速率，提高系统整体电源效率。我们要先进行硬件设置：

• 用 USB 电缆连接两个 EVM。
• 启用并使用外部 ADC 时钟。
• 使外部时钟与模拟正弦脉冲源同步。
• 将模拟输入波形连接到输入通道 1。
• 将与模拟信号同步的正弦脉冲源的触发信号连接到 J11 的 TX_Sync_in。
• 将相同的触发信号连接到 TSW1400 EVM 的 J11 触发输入。

设置好模拟输入波形为 10MHz、20 个周期（推荐使用 Tektronix AFG3102），调整幅度直到波形无削波。将 ADC 配置为正确的解调模式，即 ADC 格式为 MSB First、2's Complement，LVDS 速率设置为 16X。从解调器测试模式中选择一种（如 Sine Test Mode、RF Test Mode、Coefficient Test Mode 和 Demod M = 4 I/Q Test Mode），使用“Exec CMD File”加载文本文件。在 TSW1400 GUI 中将固件设置为“AFE5808_09_16b”，启用触发模式，按下“Read DDR Memory”按钮捕获数据。将 TSW 数据导入 AFE5809 GUI 进行数据处理，在 AFE GUI 的解调器主选项卡下选择“Demodulator Plot”，设置参数（M = 4，通道 1，MSB 模式，记录大小为 2000），点击“TSW capture”，原始数据图会更新显示 TSW 内存中的数据。对于其他测试模式，重复上述过程。

CW 模式硬件设置

切换到 CW 模式

在 GUI 中进入 CW 模式页面，勾选 CW Mode Enable，此时 AFE5809EVM 上的 LED41、LED42 和 LED43 会全部亮起。选择 500Ω 作为增益控制反馈电阻。

施加输入并观察输出

给任意模拟输入 SMA 施加模拟信号（2.51M， -10dBm），CW 输出（J12、J13）会显示 10kHz 的频率 I 和 Q 信号，我们可以使用 GUI 增益控制反馈电阻来改变输出幅度。

外部时钟设置

CW 模式时钟可以通过 J9（X16/X8/X4/X1）和 J10（X1）使用外部信号发生器提供。默认使用板载时钟，此时安装了 C154、C155、C156 和 C157。若要切换到外部时钟，需要卸载这四个电容，并安装 C49、C50、C52 和 C53。

外部 ADC 采样时钟设置

若使用外部时钟发生器测试 AFE5809，需要按照以下步骤操作：

1. 重新配置 JP9（其他跳线保持不变）。
2. 按照图示连接外部发生器。
3. 将发生器输出设置为 65MHz、13dBm。
4. 如果 ADC 时钟发生器和输入信号发生器同步，选择 Rectangular 作为窗口选项；否则，使用 Hanning 或 Hamming。
5. 测试过程与使用 CMOS ADC 时钟时相同。

四、外部 Vcntl 和板卡配置

外部 Vcntl

将 JP15 重新配置为短路最左边的两个引脚，将直流电压源连接到 J14。

板卡配置

I/O、电源和 USB

评估模块有多个连接器和测试点，每个都有特定的功能。例如，J1 到 J8 是通道 1 到 8 的模拟输入信号连接器，需要连接到信号发生器，并且信号发生器和 SMA 之间要使用带通滤波器以获得更好的结果。

CW 模式和 ADC 时钟

J9 和 J10 用于外部 CW 模式时钟，默认使用板载振荡器；J12 和 J13 分别是 I 通道和 V 通道的 CW 输出，通过外部运算放大器转换为单端输出。

Vcntl 控制输入

JP15 用于选择板载 Vcntl 或外部 Vcntl，默认使用板载 Vcntl；J14 是外部 Vcntl 输入，范围是 0V 到 1.5V；VR2 用于板载 Vcntl 调节。

LEDs

AFE5809EVM 上有七个 LED，其亮灭状态可以显示电源的正常运行情况和时钟缓冲器的 PLL 状态。

杂项测试点

评估模块上有多个测试点，用于测试 AFE5809 设备的不同引脚和电源。

五、PCB 布局和原理图

文档提供了 AFE5809EVM 板的六层 PCB 布局和 10 张原理图，这些资料对于深入了解评估模块的电路结构非常有帮助。

六、物料清单

物料清单详细列出了评估模块所使用的各种元器件，包括电容、电阻、连接器、IC 等，以及它们的型号、制造商和数量。这对于我们进行元器件的替换和维修非常重要。

七、注意事项和法规合规性

注意事项

这个评估模块仅用于实验室/开发环境的初步可行性评估，不是成品电气设备，不适合普通消费者使用。使用时必须在德州仪器推荐的规格和环境条件下操作，超过规定的额定值可能会导致财产损失、人身伤害或死亡。如果对额定值有疑问，在连接接口电子设备（包括输入电源和预期负载）之前，应联系德州仪器的现场代表。

法规合规性

根据不同地区的法规要求，评估模块有不同的合规说明。例如，在美国，未获得 FCC 批准的套件不能作为成品销售，必须获得所有必要的 FCC 设备授权；获得 FCC Part 15 合规认证的设备有相应的使用条件和注意事项。在加拿大和日本，使用评估模块也有特定的法规要求和使用限制。

以上就是德州仪器 AFE5809EVM 评估模块的详细使用指南和相关注意事项，希望对大家在评估和使用这个模块时有所帮助。如果你在使用过程中遇到任何问题，欢迎在评论区留言交流。