AD9959原理图PCB设计经验分享

2020-03-26 11:45:37 0 条评论 6.82k 次阅读 20 人点赞

【前言】

    hello,大家好,我是钛叔,真的好久没见了,一晃都2020年了,新年一开年就陆续发生一系列让人措不及防的事,大伙都过了一个最为紧张的新年,截止到今天,疫情仍然在全球肆虐,好消息是国内的疫情算是逐步控制住了,希望大伙都能平平安安度过这次全球灾难。

    言归正传,今天钛叔给大伙分享关于AD9959这个电路模块,掐指一算,距离上次更新模块博客都好几个月了。AD9959是一款数字频率合成器,之前钛叔博客也讲过类似的芯片,例如AD9854,AD9834,AD9910,AD9833等等,那么这款AD9959有什么特别的呢?第一,能够输出四路频率、相位独立可调的正弦波,相当于该芯片内部由4个直接频率合成器(DDS)构成内核 ;第二,配合恰当的寄存器设置,还可输出高达16阶的FSK、PSK、ASK调制波形和线性扫频、扫相、扫幅信号,最高输出频率能达200M;第三,它的功耗相对较低,四通道全速工作典型功耗大约0.58W!比较AD9854,这个功耗算是非常低的了。 具体特点如下所示:

  • 4个同步DDS通道(500 MSPS)
  • 通道间独立的频率/相位/幅度控制
  • 频率/相位/幅度变化的延迟匹配
  • 出色的通道间隔离(>65 dB)
  • 线性频率/相位/幅度扫描功能
  • 高达16级频率/相位/幅度调制(引脚可选)
  • 4个集成式10位数模转换器(DAC)
  • 单独可编程DAC满量程电流
  • 频率调谐分辨率:0.12 Hz或以上
  • 14位相位偏移分辨率
  • 10位输出幅度调整分辨率
  • 串行I/O端口接口(SPI)具有增强数据吞吐量
  • 软件/硬件控制省电功能
  • 双电源供电(1.8 V DDS内核/3.3 V串行I/O)
  • 多器件同步
  • 可选4×至20× REFCLK乘法器(PLL)
  • 可选REFCLK晶体振荡器
  • 56引脚LFCSP封装

下面是芯片的框图,可以非常清晰看到芯片内部的拓扑结构。

【硬件电路设计】

    整体原理图和PCB如下图所示,电路图上标注了相关的说明事项,PCB合理布局布线,所有器件都采用了3D模型(采用3D模型可以方便后期涉及结构方面的需求)。

 

下面再讲讲一些具体的设计细节

1、关于MCU部分,如下图所示AD9959的电源主要是由3.3V和1.8V构成,其中1.8V为DDS内核供电,芯片的主要功耗也是由这部分输出的;3.3V主要是为数字IO口接口即SPI供电。内核模拟部分(即AVDD)的供电需要放置足够的电容,钛叔原理图上是一并排放置的,但是实际布局上需要分别放置到AVDD管脚的附近。

 

 

2、关于电源部分,在设计电源之前,首先我们需要搞清楚整个电路的电源种类、每种电源的功耗及噪声要求,明白这些之后再来选择器件型号以及布线参数等。根据上图,我们知道整个电路就1.8V和3.3V两种类型,根据手册我们可了解到I_AVDD和I_DVDD的最大输出电流加起来不到350mA,采用常用的AMS1117即可满足要求,当然大家也可以选择我们以往设计中采用的LDO芯片SPX3819。如下图所示,3.3V和1.8V分别采用了两片AMS1117芯片,对于内核供电的AVDD和DVDD,可以增加一个电感或者0Ω电阻隔开。

对于自锁开关的使用,也需要注意功耗,就以下图韩国韩荣品牌的 K8-2213A型号来举例,参考该开关的手册可知道额定功率是 DC 30V 0.1A,也就是功率在3W左右,而我们后级总功耗参考AD9959手册最大在680mW,所以该自锁开关功率是满足要求的,如果后级功率大于3W,就要慎重考虑使用了,一旦超额,器件的正常使用及寿命都会存在很大风险。

另外说一下,AMS1117芯片网上很多假货,建议去嘉立创或者其他正规代购商城购买哈。

 

 

3、关于源,AD9959的源可以使用板载有源晶振,也可以采用外部时钟输入,因此这里的电路设计可参考钛叔下图所示,用一个排针来选择,需要注意的是如果采用外部源,信号线一定要选择高质量的屏蔽线,线长也不宜过长。(下图TP2为预留测试点,方便后期调试的时候打信号)

4、其他部分,①数据线上的串联电阻不宜过大,建议≤100Ω,该电阻的作用之前钛叔提到过,主要是高速线上添加,低速线可直连,作用一是减少信号的反射、避免震荡,作用二是减少高速信号边沿的陡峭程度从而减少高频噪声以及过冲。②输出信号可增加200M的低通滤波链路,使波形更稳定(该信号频率不算很高,此处的电感可采用绕线高频电感也可采用叠层电感)。

 

5、关于PCB的地,在我们设计PCB布局布线的时候一定要注意尽量保持底层地的完整性,在输出信号线的两边打上一定量的过孔,可增加整块板和输出信号的稳定性及抗干扰能力。

 

链接:https://pan.baidu.com/s/128V-Whpk3UOmR3ts7Mn9SA

提取码:jl74

 

极寒钛

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