基于CPLD的模数转换组合研究

　 当X5为高电平时，地址形成逻辑形成的地址信号使模拟多路开关选通标准电压电路提供的一个标准电压。标准电压进入模数转换电路形成数字量，基准自动微调 逻辑根据此数字量调整单极性数模转换电路的输入数字量，零点自动微调逻辑根据此数字量调整双极性数模转换电路的输入数字量。单极性数模转换电路的输出模拟 量为模数转换组合的基准电压，双极性数模转换电路的输出模拟量为模数转换电路的负模拟输入端电压。这样就实现了通道1（或通道2）模数转换精度的自动微 调。　　

　自检检测逻辑从寄存器取出对标准电压进行模数转换得到的数字量，并与预存储值比较，根据比较的结果确定通道1（或2）是否正常 工作，并形成相应的指示信号送入驱动电路。驱动电路根据通道1自我检测逻辑输出的指示信号和通道2自我检测逻辑输出的指示信号形成“通道1正常”信号、 “通道2正常”信号和“转换组合正常”信号，并送给后端计算系统。

　X5（自动微调脉冲）和X6（计数脉冲）分别通过二选一开关进入缓 冲及延迟电路，形成一组脉冲信号送入时序逻辑。时序逻辑根据此组脉冲信号形成系统正常工作所需的多种脉冲信号。数据处理逻辑、寄存器、地址形成逻辑、基准 自动微调逻辑、零点自动微调逻辑、自我检测逻辑、时序逻辑都在Xilinx公司的大规模可编程逻辑器件XC95108内实现（图7中每个虚线框代表一片 XC95108）。通道1和通道2分别使用一片XC95108。　　

　调试脉冲形成电路输出X5A和X6A信号。在国产化模数转换组合脱离战车系统进行维修时，通过二选一开关选通X5A信号和X6A信号以替代前端输入的X5和X6，从而方便了该组合的维修。

3.2模数转换电路的设计　　

　　模数转换电路是整个国产化A/D转换组合的核心电路，需要精心设计。

　　首先是A/D转换芯片的选择，根据引进A/D转换组合的工作原理，A/D转换芯片需要满足如下4点要求：　　

　　（1）双极性输入；　　

　　（2）分辨率≥9位；　　

　　（3）最大采样速率≥1.5MSPS；　　

　　（4）无流水延时，且模数转换在大约200ns内完成。　　

　　根据上述要求，同时考虑价格及功耗等因素，选择逐次逼近式A/D转换芯片LTC1412。LTC1412引脚说明见有关技术资料。其典型用法如图8所示。

　电路设计中，LTC1412采用双端输入方式，即， 端输入模拟多路开关送来的模拟信号， 端输入双极性数模转换电路送来的微调信号。 接数字地，从而使LTC1412始终处于选通状态。LTC1412的基准电压可由外部调节，变化范围在1.25V和3V之间，此处使用外部基准，基准电压由单极性数模转换电路提供。 端由缓冲及延迟电路送来的采样时钟驱动。　　

原A/D转换组合对X2（或X4）的采样时刻相对于X6上升沿滞后约10ns，新设计A/D转换组合也与此保持一致。模数转换电路在输入时钟信号的下降沿采样，而此输入时钟信号的下降沿相对于X6上升沿正好滞后约10ns。　　

　 LTC1412的所有正电源端均连接到+5V模拟电源，所有地端均连接到模拟地平面。虽然LTC1412的分辨率为12位，但产品说明给出的评估板只是 两层板，因此在设计PCB版图时也只使用两层板。在PCB版图上全部使用表贴电容进行滤波和去藕，可以在抑制噪声方面起到重要作用。

　　4结束语　　

　本文采用CPLD器件设计了新的A/D转换组合，替代了原组合，同时提高了可靠性，改善了转换位数、功耗等技术指标，已经定型并投入生产。