DC890B 演示电路：高速 ADC 评估利器

在电子工程师的日常工作中，对高速 ADC 的性能评估是一项重要任务。DC890B 演示电路搭配 PScope™ 软件，为我们提供了一个基于 USB 的 Windows PC 数字数据采集系统，能支持高达 250Msps 的 CMOS/LVDS 输出 ADC，是评估高速 ADC 的得力工具。下面，我们就来详细了解一下 DC890B 的相关特性、操作原理、使用步骤以及常见问题的解决方法。

文件下载：DC890B.pdf

一、DC890B 概述

DC890B 演示电路结合 PScope 软件，构成了一个强大的数字数据采集系统。它可连接到 PC，通过 USB 接口进行数据传输。在 LVDS 模式下，DC890B 需要外部 6VDC ±0.5VDC 电源供电；而在 CMOS 模式下，外部电源则是可选的。PScope 评估软件能自动检测 DC890B 以及许多标准 ADC 演示电路板，方便我们快速开展评估工作。

DC890B 具备高速数据采集能力，最多可收集 256K 字的样本，并能对这些数据进行各种分析，如计算 SNR（信噪比）、SINAD（信纳比）、THD（总谐波失真）、SFDR（无杂散动态范围）和 ENOB（有效位数）等。同时，它还能将数字化输入、采集数据的 FFT（快速傅里叶变换）、样本集的原始波形或修改后的频域数据的 IFFT（逆快速傅里叶变换）绘制到显示窗口，便于我们分析失真产物和来源。

二、操作原理

DC890B 能够从 ADC 演示电路收集数据样本，触发方式有两种：一种是内部生成的触发，另一种是用户选择边沿的外部 2.5V CMOS 电平触发。外部触发与 TTL 或 CMOS 兼容，触发线通过 475Ω 电阻二极管钳位到 2.5V 电源轨。

DC890B 的转换时钟可由 ADC 演示电路提供，若安装了板载振荡器，则由其提供；也可连接外部信号发生器到 ADC 演示电路来提供。

三、快速启动步骤

为避免损坏 DC890B，我们需要严格按照以下设备设置步骤进行操作：

1. 软件安装：在将 DC890B 插入 PC 的 USB 端口之前，先从 http://www.linear.com/software/ 下载 PScope 安装程序，然后运行该程序并按照屏幕上的提示完成安装。需要注意的是，PScope 评估软件要求 PC 运行 Windows98、2000、XP 或更高版本，并且具备可用的 USB 端口。
2. 硬件连接：将 DC890B 连接到 USB 端口，若使用 LVDS 模式，还需为 DC890B 提供外部电源。同时，要确保使用的 USB 电缆长度不超过 2m，否则电路板可能无法正常复位。
3. ADC 连接：通过 100 针边缘连接器将 2.5V CMOS 或 LVDS 输出的 ADC 演示电路直接连接到 DC890B。所有 Linear Technology DC890 兼容演示板都满足这些要求。连接完成后，为 ADC 演示电路提供直流电源。
4. 参考指南：每个 ADC 演示板都配有类似的快速启动指南，我们需要参考该指南来设置跳线、确定输入电源要求以及输入信号的电平、频率范围等。
5. 信号输入：为 ADC 演示板提供合适的转换时钟和模拟输入信号。
6. 自动检测与配置：ADC 板将被自动检测并配置。
7. 处理选项设置：选择处理选项（锤子图标）菜单，确保在触发模式下选择无触发等待。
8. 参数设置：在 PScope 页面 1 的相应字段中输入准确的采样率（MHz）并选择样本大小。需要注意的是，LVDS 模式下的最小采样率为 50Msps。
9. 窗口函数选择：如果采样信号与编码时钟不同步，从下拉菜单中选择合适的窗口函数。
10. 数据采集：点击绿色的收集按钮启动数据采集周期，采集过程中按钮会变为红色。此时，屏幕上应出现 FFT 以及采样数据的绘图。同时，要确保输入电平未超出 ADC 的量程。若需要具体的使用指导，可参考在线帮助。

四、实用软件工具

PScope 软件提供了自动软件更新和从互联网快速检索文档的工具。需要注意的是，查看文档需要安装 Adobe Acrobat Reader，可从 http://www.adobe.com 下载。若要更新 PScope 软件，只需从工具菜单中选择“Update Program”，软件会自动更新主程序和各个演示电路的驱动程序。

五、可选连接

电源连接

在 CMOS 模式下，DC890B 可由 USB 电源供电；但在 LVDS 模式下，Spartan - III FPGA IO 环驱动器需要较大的电源电流来偏置有源 LVDS 终端，因此需要通过 5mm 电源插头提供外部 6V ±0.5V 电源。DC890B 会自动检测外部电源的存在，并禁用 USB 电源输入。

外部触发输入

DC890B 提供了外部触发输入（X1），可通过软件选择触发边沿，允许通过外部事件启动数据块捕获。

JTAG 连接器

J2 是一个 JTAG 连接器，用于将自定义 FPGA 软件下载到电路板。将 J2 的引脚 3 接地可自动使 FPGA 进入 JTAG 编程模式，用户可以在不影响工厂安装代码的情况下加载自定义代码。使用自定义 FPGA 代码时，需将 PIC 编程连接器 J1 的引脚 4 和 6 短接以禁用微控制器。不过，工厂不支持自定义代码的开发。

测试引脚

J7 和 J8 位置（未安装）提供了六个额外的 FPGA 引脚，可用于测试目的。这些引脚还驱动 LED 指示灯，方便进行调试。Xilinx 通过 JTAG 提供逻辑分析和数据收集功能。

六、LED 指示灯

DC890B 通过八个 LED 指示灯提供系统状态信息：

• LED - 1（TRANSFER）：指示从 PScope 到 PC 的 USB 数据传输正在进行。
• LED - 2（SEEP）：指示对可选演示电路串行电可擦除 PROM 的访问，该信息可使 PScope 软件利用配置/设备菜单中的自动检测演示板功能为正在评估的设备正确配置 DC890B。
• LED - 3（RST）：指示硬复位或软复位的断言。
• LED - 4（DCM_RDY）：在 LVDS 模式下，若 LED 4 闪烁，提示用户采样时钟不存在或超出所需频率范围（(F_{IN}) 必须 > 50 MHz）；若持续点亮，则表示数字时钟模块已锁定到输入采样时钟。在 CMOS 模式下，LED 4 用作电源开启/FPGA 编程指示灯。
• LED - 5（RUN ON TRIGGER）：指示电路板设置为触发运行模式（而非触发停止模式）。
• LED - 6（DATA_RDY）：指示数据块采集完成。
• LED - 7（RUN）：指示电路板已准备好收集数据块。
• LED - 8（TRIGGER）：指示接收到触发信号并已开始数据收集。

七、电路细节

本快速启动指南末尾附有电路图、零件清单和零件布局图，仅供参考。

八、故障排除

在使用 DC890B 过程中，可能会遇到一些问题，以下是常见问题及解决方法：

问题 1：PScope 软件无法识别 DC890B 板

• 原因：可能是 USB 驱动程序安装不当，导致 Windows 将 DC890B 识别为未知设备。
• 解决方法：先将 DC890B 板从 USB 端口拔出，然后重新安装 PScope 软件，并仔细按照屏幕上的提示操作，可能需要重启计算机。若问题仍然存在，可从工具菜单中选择“contact software support”寻求 LTC 工作人员的帮助。

问题 2：演示电路软件加载正常，但无法运行或出现设备不可访问错误

• 原因：可能是演示电路未正确供电，或者施加的转换时钟信号的电平、频率不正确。在 CMOS 模式下，DC890B 可由 USB 端口供电，但在 LVDS 模式下，若未检测到外部电源，则无法加载 FPGA 的 LVDS 代码。
• 解决方法：确保演示电路正确供电，并施加正确的转换时钟。同时，根据施加的转换时钟设置正确的采样率，因为 PScope 软件会使用采样大小和速率来确定看门狗超时时间，以在 USB 总线挂起时重置 DC890B。具体细节可参考相应的演示电路快速启动指南。

问题 3：采集的数据样本看起来像噪声或出现损坏

• 原因：可能是在 PScope 软件中选择了错误的设备，或者工厂跳线设置不正确。对于 LVDS 输出演示板，若未为 DC890B 提供外部电源，则捕获的数据可能无法正确解释。
• 解决方法：确保在 PScope 软件中选择了正确的设备，检查工厂跳线设置，并为 LVDS 输出演示板提供外部电源。

问题 4：PScope 报告无法重置 DC890B

• 原因：可能是未使用带电的 USB 端口或未提供外部电源，或者使用的 USB 电缆过长。
• 解决方法：确保使用带电的 USB 端口或提供外部电源，并且不要使用长度超过 2 米的 USB 电缆，因为过长的 USB 电缆可能会导致 DC890B 拦截复位信号。

问题 5：USB 总线挂起

• 原因：在实验室环境中，可能会出现电源顺序不当、电缆意外断开等情况，导致 USB 总线挂起。
• 解决方法：右键单击“我的电脑”⇒“硬件”⇒“设备管理器”，然后右键单击相应的 USB 总线控制器并再次选择“属性”。在设备状态中，通常会显示设备工作正常。选择“高级”选项卡，点击“刷新”按钮，设备管理器会查询端口并重置总线。

总之，DC890B 演示电路为我们评估高速 ADC 提供了一个便捷、高效的平台。通过了解其特性、操作原理和常见问题的解决方法，我们可以更好地利用这一工具，提高工作效率和评估结果的准确性。你在使用 DC890B 过程中遇到过哪些有趣的问题呢？欢迎在评论区分享。