Texas Instruments ADS9813EVM和ADS9817EVM評估模塊配置用于評估ADS9813和ADS9817的運行和性能。ADS9813和ADS9817是8通道、18位、2MSPS/通道SAR ADC，集成了模擬前端和ADC基準。

數據手冊：*附件：Texas Instruments ADD9813EVM和ADS9817EVM評估模塊數據手冊.pdf

特性

• 評估模塊硬件具有ADS9813和ADS9817所需的所有支持電路，包括外部采樣時鐘和ADC基準電壓選項
• Texas Instruments的通信軟件與TSWDC155EVM數據采集卡（需單獨購買）一起提供。
• 易于使用的評估軟件，適用于Windows 10、64位操作系統；包括用于數據采集和分析的圖形工具

布局

框圖

使用FMC至FPGA套件的系統

使用GUI和TSWDC155EVM的系統

連接硬件

德州儀器ADS9813/ADS9817評估模塊技術解析與應用指南

一、評估模塊概述

德州儀器(TI)的ADS9813EVM和ADS9817EVM評估模塊為工程師提供了完整的平臺，用于評估這兩款高性能18位模數轉換器(ADC)的性能特性。這兩款評估模塊針對具有集成模擬前端和ADC基準的8通道SAR ADC設計，通道采樣率高達2MSPS。

?核心特性?：

• ?高精度轉換?：18位分辨率保證高精度信號采集
• ?多通道支持?：8個模擬輸入通道滿足多信號同步采集需求
• ?靈活接口?：ADS9817EVM配備標準FMC連接器，可與FPGA開發板直接對接
• ?完整評估套件?：包含硬件平臺、Windows評估軟件和數據采集卡接口

二、硬件架構解析

2.1 模擬輸入設計

評估模塊為每個ADC通道配置了兩個SMA輸入連接器，支持靈活的信號接入方式：

• 默認配置中，所有通道的濾波電容未安裝，濾波電阻采用0歐姆電阻代替
• 0402封裝焊盤允許用戶根據需要添加一階低通濾波網絡
• 負輸入連接器(AINxM)可通過跳線短路到GND，支持單端輸入信號配置

?信號調理建議?：

• 使用NP0/C0G型電容和低公差電阻保持AC性能
• 對于高頻應用，建議添加適當的濾波網絡以優化信號完整性

2.2 電壓基準系統

ADS9813和ADS9817均采用內部4.096V基準電壓，可通過REFIO引腳測量(默認配置為輸出)。為提高漂移性能，評估模塊提供了額外選項：

• 可配置REFIO引腳為輸入并施加外部基準電壓
• 板上集成了REF7040基準IC評估選項
• REF7040系列提供業界領先的低噪聲(0.23ppmp-p)和低溫漂(2ppm/°C)

?基準選擇跳線?：

• JP6跳線用于連接REF7040到ADS9813/ADS9817
• 通過GUI可將REFIO引腳配置為輸入模式

三、數字接口與時鐘系統

3.1 數字通信接口

評估模塊提供全面的數字接口選項：

• ?SPI接口?：用于配置內部器件寄存器(SCLK、SDI、SDO、CSn和SPI_EN)
• ?數據輸出接口?：采用CMOS接口，最多4個輸出數據通道(D0-D3)
• ?FMC連接器?：將所有數字信號引出，支持與FPGA開發板直接連接

?接口布局特點?：

• 數字通信線路配有可選終端電阻
• 所有信號均提供測試點便于示波器測量
• 信號定義清晰標注在PCB絲印層

3.2 時鐘配置方案

評估模塊支持靈活的時鐘源選擇：

• ?默認時鐘源?：來自TSWDC155EVM通過FMC連接器提供(JP8跳線[2-3]位置)
• ?外部時鐘源?：通過J14 SMA連接器接入(JP8跳線[1-2]位置)
• ?時鐘負端選擇?：可源自從FMC連接器或GND(通過R17/R18配置)

?時鐘設計要點?：

• 采用單端采樣時鐘架構
• 建議使用低抖動時鐘源以保證轉換性能
• 時鐘頻率可通過EVM GUI軟件靈活選擇

四、電源系統設計

4.1 電源架構

評估模塊采用高效電源設計方案：

• ?默認配置?：TSWDC155EVM提供3.3V電源，經TPS61070升壓至5.4V
• ?電壓調節?：通過多個LDO產生所需電壓軌
  • U2(TPS7A2050)：提供5V AVDD
  • U3/U6(TPS7A2018)：提供1.8V DVDD和IOVDD
• ?外部供電選項?：JP4跳線可切換至外部5.2V-5.5V電源輸入

?電源管理特性?：

• 內置LM66100提供反極性保護
• 各電壓軌配備充分去耦電容
• 測試點便于電壓監測

4.2 供電配置建議

基于不同應用場景的電源配置方案：

1. ?USB供電模式?：
   • 適合快速評估和低功耗測試
   • 峰值電流約600mA，需確保USB端口能力充足
2. ?外部供電模式?：
   • 推薦用于高精度測量和長期穩定性測試
   • 通過J1端子塊提供5.2V-5.5V電源
   • 可避免USB端口電流限制問題

?使用注意事項?：

• 避免使用USB集線器，可能導致設備枚舉問題
• 對于USB 1.0/2.0端口或多設備場景，強烈建議采用外部供電
• 功率敏感型測量應監控各電壓軌的穩定性

五、軟件評估系統

5.1 軟件安裝與配置

評估軟件提供完整的ADC性能分析工具鏈：

1. ?軟件下載?：
   • ADS9813EVM：ADS98XXEVM-GUI
   • ADS9817EVM：ADS9817EVM-GUI
2. ?驅動安裝?：
   • 連接TSWDC155EVM到工作站
   • 通過設備管理器更新WestBridge驅動程序
   • 驅動程序路徑因EVM型號而異

5.2 主要功能模塊

?配置選項卡?：

• 初始化USB連接
• 上電并配置FPGA
• 初始化ADS98xx器件寄存器

?捕獲選項卡?：

• 時間域和頻域數據分析
• 支持同步(SYNC)信號生成
• 推薦至少32k樣本點以獲得優質FFT結果
• 提供漢寧窗等窗函數選擇

?線性度分析工具?：

• INL/DNL測量功能
• 支持全幅低失真正弦輸入信號
• 可通過增加每碼命中數提高精度

?直方圖分析工具?：

• ADC輸出碼分布統計
• 可配置樣本數、Vref和ADC滿量程
• 提供標準偏差等統計參數

六、典型應用場景

6.1 工業自動化系統

• 多通道傳感器信號同步采集
• 高精度過程控制監測
• 設備狀態監控與預測性維護

6.2 醫療電子設備

• 醫療影像系統前端信號處理
• 病人監護設備生命體征采集
• 高精度醫療測量儀器

6.3 測試測量儀器

• 自動化測試設備(ATE)
• 數據采集系統
• 頻譜分析儀前端

七、設計參考資源

7.1 原理圖與布局

評估模塊提供完整的設計文件：

• 詳細的原理圖(包括電源、模擬和數字部分)
• 多層PCB布局圖(頂層、底層和內部地層)
• 元件布局與布線優化建議

7.2 物料清單(BOM)

完整BOM包含：

• 所有主動和被動元件規格
• 關鍵器件選型建議
• 替代元件兼容性信息

7.3 相關文檔

• TSWDC155EVM用戶指南
• TPS61070數據手冊
• TPS7A20 LDO穩壓器文檔
• REF7040基準電壓源規格書

八、評估技巧與最佳實踐

1. ?信號連接建議?：
   • 使用高質量SMA電纜和連接器
   • 避免長導線引入額外噪聲
   • 確保信號源阻抗匹配
2. ?性能優化方法?：
   • 選擇適當的輸入電壓范圍
   • 優化采樣時鐘質量和穩定性
   • 合理配置基準電壓源
3. ?故障排除指南?：
   • 檢查所有跳線設置
   • 驗證各電壓軌電壓值
   • 監控關鍵信號測試點