描述

96AnalogXperience 是 Avnet Ultra96 的夾層板。該板為我們帶來了從 -2.5 到 2.5 伏的 4 個雙極模擬輸出、16 位分辨率和每通道高達 8mA 的最大輸出電流。DAC 控制信號連接到 PL 以實現高速。即便如此，如果您想通過裸機設計或什至 PYNQ 中的 PS 管理 DAC，則可以使用您可以在存儲庫中找到的 IP。

電源。

Ultra96 板為我們提供 2 個電源，5 伏特，整個套件的最大電流為 6 安培，整個套件為 1v8 和 1 安培。96AnalogXperience 有一個板載 3v3、0、5 安培穩壓器，用于 DAC 和 2.5 伏電壓參考。

3v3調節器

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另外，為了允許負電壓輸出，板上有一個電荷泵集成電路，TI的LM2662。為這個 IC 增加 2 個值為 47uF 的電容器，為我們帶來一個與輸入電平相同的反相輸出。

負電源

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將信號從 ZynqUS+ 轉換為 DAC80004。

請務必注意，盡管 ZynqUS+ 能夠在某些組中管理高達 3v3 的電壓，但輸出電壓取決于該組的電源。在Ultra96板子上，所有擴展接口上的bank accessibles都是1v8供電的，所以我們能得到的最大輸出是1v8。很難找到允許如此低數字輸入的相對低成本 DAC，因此我們需要將 ZynqUS+ 的輸出信號從 1v8 轉換為 3v3。

為此，96AnalogXpertience 配備了一個 ADG3304。這是一個雙向邏輯電平轉換器，允許從 1.15 伏到 5.5 伏的輸入/輸出。就此板而言，我們不需要雙向性，但 IC 具有有競爭力的價格，并允許高達 50Mbps 的數據速率，因此它是此設計的不錯選擇。

電壓電平轉換器

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數字世界和模擬世界之間的邊緣。

96AnalogXperience 最重要的元素是 DAC。在這個板上，我選擇了 DAC80004。該 DAC 有 4 個輸出通道，分辨率為 16 位，SPI 接口的最大時鐘頻率為 3.3 伏時為 25MHz，5 伏時為 50Mhz。

DAC 允許我們使用的最大模擬數據速率可以通過加上通信時間和建立時間來計算。DAC8000x 的設置時間可在數據表第 6 頁找到，最長可達 8us（25% 至 75%）。可以根據數據表中的下圖計算通信延遲。

SPI通訊時序

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我們必須計算下一個總和。

tw3+tsu+(tc*32)+td4 = 35ns+30ns+(40ns*32)+20=1.365us

因此，在最壞的情況下，DAC 能夠每 9.365us 輸出一個數據，即 106kHz 的輸出速率。這個速率使我們能夠獲得頻率高達 53kHz 的信號。

DAC 還允許我們設置初始電壓。在我們的例子中，輸出是雙極的，所以范圍是 2.5:-2.5，用數字來說，0:2^16，零輸出居中在范圍的中間，在 2^15，和該范圍可通過引腳 POR 設置為初始電壓。

解碼器

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此 DAC 的一個好處是德州儀器具有相同的封裝、相同的 SPI 協議、12 位 (DAC60004) 和 14 位 (DAC70004) 選項。

現實世界的信號調理。

一旦我們有了 DAC 輸出，這個信號的值就從 0 到 2.5 伏，我們想把它轉換成 -2.5 到 2.5，所以最簡單的方法就是為這種應用推薦的電路。

信號調理

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我選擇的放大器是 LM324。更便宜，更容易找到，并且頻率響應對于這個原型來說已經足夠了。

與 Ultra96 的接口

與 Ultra96 的接口是通過低速擴展連接器實現的。

Ultra96接口

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重要的是要注意 96AnalogXperience 板將保留在開機按鈕上方，因此有必要在引腳 4 和 GND 之間并聯連接一個新的開機按鈕。

測試能力。

我們將驗證穩定時間。在這種情況下，我們必須在沒有任何外部負載的情況下測試該參數。第一個捕獲，向我們展示了從 25% 到 75% 的建立時間如何小于 8us。

穩定時間從 25% 到 75%

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第二次捕獲顯示了從 0% 到 100% 的穩定時間。請注意，在這種情況下，當 DAC 的輸出達到 100% 時，它的形狀很奇怪。

從 0 到 100% 的穩定時間

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有了這個值，我們可以估計我們可以用這個板合成的最大頻率。這個最大頻率將取決于信號的范圍。對于介于 25% 和 75% 之間的信號，可能會完成 53kHz 的第一個估計，但我們必須記住，只有在沒有負載或電容非常低的情況下，這個速率才是正確的。

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